串联电阻R与半导体ESD电路布线与防浪涌关系
1. 串联电阻R与半导体ESD 电路布线中,哪个应放置靠近被保护IC?
在信号线防浪涌保护中,信号线时常会串一颗小阻值的电阻作为保护器件来抑制浪涌电流,起到限流的作用。但对于更大的电流和电压防护,还需搭配一颗TVS或ESD ,对后级芯片起到更高的防浪涌保护。
串联电阻R和ESD怎么放呢?是串联电阻靠近被保护芯片放,ESD靠近接口放;还是ESD靠近芯片放,串联电阻靠近接口放。上海雷卯工程师发现其实放置不同,防浪涌等级是不同的。
2. 理论分析
在如图1所示的情况下, ESD动作时, I=I1+I2, I>I1, 在R1上会流过比ESD中更大的电流。虽然在这种情况下被保护电路在一定程度上得到保护,但电阻R1,却经不起大电流的考验而损坏,结果造成接口故障、系统故障。
在如图2所示的情况下, ESD动作保护有效时, ESD的阻抗很低, 大部分电流从ESD中流过,即I2, 而在R1中流过的电流I1远远小于I2,那就更小于I。虽然在这种情况下ESD要经受比如图1所示的情况更大的电流, 但是ESD与电阻相比更能经受得起大电流,因此芯片的防浪涌等级实际升高了。
实际试验中图1信号接口的抗浪涌电压能力比图2接口要差很多。上海雷卯电子工程师常发现图1接口失效是由于串联在接口电路上的电阻损坏造成的,而ESD没有损坏;图2接口失效是由于ESD被击穿短路造成的,电阻没有损坏。由此上海雷卯工程师得出结论:电阻靠近被芯片放置,而ESD靠近接口放置这种搭配时防护能力更强。
需要注意的是,在设计防浪涌保护电路时,应根据具体应用的需求来选择合适的串联电阻和TVS。阻值的选择通常在几十至几百欧姆之间,应考虑平衡信号质量和保护效果。TVS的额定电压应大于预期的过电压水平。
3. 上海雷卯接口电路防护电路推荐
1)RS485接口浪涌防护电路
2)RS232接口浪涌防护电路
3)RS485接口浪涌防护元件列表
型号
描述
电流
通道数
封装
SM712
7V/12V,双向,45PF,
±30kV(air),±30kV(contact)
17A
2
SOT-23
SMD1812P050TF
0.5A 15V 0.15Ω
0.5A
1
SMD1812
3R090-5S
90V 1.5PF
10KA
2
三极 直径5MM
4)RS232接口浪涌防护元件列表
型号
描述
电流
通道数
封装
SMC12
12V,双向,45PF,
±30kV(air),±30kV(contact)
10A
2
SOT-23
SMD1812P050TF
0.5A 15V 0.15Ω
0.5A
1
SMD1812
3R090-5S
90V 1.5PF
10KA
2
三极 直径5MM
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雷卯电子专业为客户提供电磁兼容EMC的设计服务,提供实验室做摸底免费测试 ,为客户高效,控本完成设计,能快速通过EMC的项目,提高产品可靠性尽力。
雷卯电子电磁兼容实验室,提供免费测试,提供外围静电保护参考电路,可以提供国产化证明文件。联系人胡工18016225001
从容应对高效需求,梵塔图腾柱无桥PFC解决方案全面介绍
前言
在电信、服务器和数据中心的电源系统,甚至小功率的适配器电源中,高效率和小尺寸始终是开关电源设计的最重要考虑因素。为实现功率效率和尺寸改进的目标,特别是随着第三代半导体器件氮化镓和碳化硅的大范围应用,电源开关的设计需要采用更适合的拓扑和新的控制方案。
充电头网得知梵塔半导体推出了图腾柱无桥 PFC+半桥LLC+双通道SR的整套方案,也是目前首家提供如此超高转换效率整套方案的国产半导体公司。该方案即可以支持主开关管全部选用GaN MOS,也可以支持全部选用普通的超级MOSFET, 客户可以根据自己的需要做配置。 可参考下图。
梵塔PFC+LLC+SR方案
图腾PFC控制器 FAN6616&FAN6618
FAN6616&FAN6618是一款集成了多种功能的图腾柱PFC控制器,它采用基于峰值电流控制的CCM/CRM/DCM多模式工作机制,能够灵活地在工频周期内配置单模式或多模式工作,以实现最高效率。所谓多模式是指该芯片可以一个交流工频周期内实现CCM/CRM/DCM的自由切换; 而单模式工作是指在一个工频周期内,只能选择CCM,CRM或DCM一种工作模式。此外,该芯片具备自适应DCM谷底切换工作能力,支持超过300kHz的高频操作,并通过过零点软起控制技术,实现平滑的交流电流过零点,减少开关损耗。此外,FAN6616&FAN6618还支持UART在线通讯,具有功率计功能,内置BOOST Follower功能,允许输出电压跟随输入电压,同时具备抗浪涌设计,增强了电源系统的稳定性和可靠性。
FAN6616&FAN6618还提供了智能PF补偿,满足80 PLUS钛金认证级别的要求,确保在额定电压下10%至100%的全功率范围内总谐波失真小于10%。芯片内置的频率抖动功能有助于优化EMI特性,减少电磁干扰。此外,FAN6616&FAN6618还具备可编程的CBC反向电流保护,防止电流倒灌,以及可配置的X-cap放电功能,确保电源安全。集成的MTP和GUI允许用户方便地配置各种参数,如工作模式、模式选择阈值、过零死区等。为了进一步提高系统的安全性,FAN6616还提供了全面的保护功能,包括输入过压保护、输入欠压保护、输出过压保护、输出欠压保护、CS短路保护和过温保护等,确保电源系统在各种条件下都能稳定运行。
FAN6616跟FAN6618的区别在于FAN6616采用Shunt电流采样,而FAN6618采用霍尔电流采样,相对来说Shunt采样成本较低,设计简单,在低至中等电流范围内可以提供高精确的电流测量。而霍尔电流可以提供快速的电流响应,由于不需要与被测电流直接接触,具有很宽的测量范围,适用于高压或高电流环境。
FAN6616跟FAN6618都采用QFN4x4封装
LLC控制器 FAN6886&FAN6888
FAN6886&FAN6888是一款高性能的半桥LLC谐振控制器芯片,它采用混合双周期控制技术,实现了环路补偿的简化和动态响应的快速性。该芯片具备自动死区调节功能,能够在全负载下实现零电压开关(ZVS),有效提升了能效和系统稳定性。同时,FAN6886&FAN6888还具备容性区保护工作功能,间歇工作模式控制不仅改善了轻载效率,还显著降低了噪声。
此外,FAN6886&FAN6888的控制参数可以通过图形用户界面(GUI)进行编程,根据不同应用场景进行差异化参数控制。芯片的外围电路设计简单,无需Vcr调节采样电路,简化了设计流程,可有效降低开发成本。开机时,FAN6886&FAN6888能够轻松实现电流软启动,进一步保障了系统的稳定运行。
芯片内集成了12位的ADC和64bytes的MTP,具有强大的数据处理能力和存储功能。在保护功能方面,FAN6886&FAN6888具备Brown in/out、输出过压保护、输出欠压保护以及3级过流保护等,还满足80+、能源之星和COC V5 Tier2等严格的能效要求,适用于大功率适配器、电视、LED路灯、PC电源等应用。与FAN663x芯片配合使用时,FAN6886&FAN6888甚至可以在无需辅助供电电源的情况下实现待机功耗小于100mW,能耗卓越。
双通道同步整流控制器 FAN6225/6
FAN6225/6是一款高性能双通道同步整流控制器芯片,能够承受高达120V的VDA和VDB对地最大电压,其VCC工作范围非常宽泛,支持从4.6V到38V的电压应用,能够适应多种不同的电源环境。在待机节能模式下,IC能够实现仅为110uA的超低静态电流,显著降低了能耗。此外,FAN6225/6还支持快速关断功能,适用于连续导通模式(CCM)、临界导通模式(CrM)和不连续导通模式(DCM)等多种工作模式,最高可支持1MHz的开关频率,为高效率的电源设计提供了有力支持。
FAN6225/6还采用了双通道独立差分采样技术,提高了采样的准确性和系统的稳定性。VD引脚外接电阻的使用,使得用户可以根据需要调节关断点和负载调节点,灵活性大大提高。FAN6226型号还特别增加了过温保护或过温警告提示引脚,进一步提高了系统的安全性。此外,芯片内置的互锁功能可以有效防止直通工作,保护电路免受损害。
在设计上,FAN6225/6的外围电路简单,性价比高,同时提供了SOIC-8和ESOP-8两种封装选项,方便用户根据不同的应用需求进行选择,适用于AC/DC适配器、PD快充电源、PC电源或一体机电源,以及工业、医疗等其他电源领域。
充电头网总结
梵塔半导体推出的PFC+LLC+SR方案,不仅实现了超高的转换效率,还满足了严格的能效标准。进一步来说,FAN6616&FAN6618控制器的多模式工作机制、智能PF补偿以及全面的保护功能,进一步提升了电源系统的稳定性和可靠性。FAN6886&FAN6888 LLC控制器的高性能控制技术和保护功能,以及FAN6225/6同步整流控制器的高效率和灵活性,都为电源设计提供了强大的支持。
随着第三代半导体器件氮化镓和碳化硅的广泛应用,相信图腾柱无桥 PFC 方案有望在更多领域获得广泛应用,推动行业的持续创新和发展。
梵塔半导体研发的电源管理芯片紧跟时代发展趋势,以满足客户系统应用的需要为宗旨,以方便客户使用为目标,高度结合系统应用知识,开关电源拓扑知识,数字设计和模拟设计,为客户提供更多数字化,智能化和集成化的高性价比的高端节能电源管理芯片。公司将在第三季度末推出PFC+LLC combo, PFC+AHB combo等更多的数模混合控制器,敬请期待。
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