固態(tài)USB開關(guān)及其它過流保護(hù)器件的浪涌測(cè)試

輸入電感限制峰值電流

圖5所示，即使存在高達(dá)1.3µH的輸入引線電感，如果使用10µF的旁路電容，器件仍然可以免于損壞。


MAX1558-MAX1558H中文資料(PDF, 692kB)
圖5. 此波形顯示了輸入長(zhǎng)引線產(chǎn)生的寄生電感較大(1.3µH)時(shí)的情況，同樣使用10µF輸入旁路電容。注意：輸入電流的上升和下降比較緩慢。當(dāng)輸入電壓超過8V時(shí)，器件也會(huì)發(fā)生齊納擊穿，電流被泄漏到輸出端(可以由波形圖中的IOUT看出)，但開關(guān)不會(huì)損壞。

從圖5可以看出，較大的電感減緩了輸入電流的上升、下降速度。這一點(diǎn)很重要，電感較大時(shí)電流的變化速率大大降低。因?yàn)榇鎯?chǔ)在電感內(nèi)部的能量與電流平方成正比，與電感成正比關(guān)系，較高的峰值電流會(huì)存儲(chǔ)更多的能量。存儲(chǔ)在1.3µH電感的能量?jī)H為419µJ：

125µJ + 419µJ = 544µJ

并且

½ × 10µF × V² = 544µJ

由上式求解V，得到：V = 10.43V。

雖然器件在這硬件短路時(shí)幸免于難，但仍推薦選用一個(gè)更大的輸入旁路電容，以限制最大電壓，使其低于數(shù)據(jù)資料中規(guī)定的極限參數(shù)。

結(jié)論

如果設(shè)計(jì)中沒有考慮存儲(chǔ)在寄生電感中能量，USB器件可能由于過壓而造成損壞。圖5所示，輸入電感可以是峰值電流的限制因素，從圖2可以看出電阻也可以限制電流。如果電流被限制在導(dǎo)致器件損壞的電平以下，較低的電感有助于改善電路的安全工作。如果電流沒有得到應(yīng)有的限制，能量在低電感情況下釋放可能迅速達(dá)到破壞性水平。需要特別注意避免這種情況的發(fā)生。圖2所示電路中，電流由0.1Ω電阻限制。雖然減小電感后會(huì)使電流的上升速度提高，如果采取適當(dāng)?shù)南蘖鞔胧^小的電感有助于降低儲(chǔ)能。

大多數(shù)PCB設(shè)計(jì)在保護(hù)開關(guān)以及輸入輸出路徑下方都有一個(gè)地層，電感通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于180nH。對(duì)于下方有地層的1/16英寸寬的PCB走線，每英寸長(zhǎng)度大約會(huì)產(chǎn)生10nH電感。應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境，確定所需要的輸入旁路電容。從電感的測(cè)量、分析結(jié)果看，可能需要更大的旁路電容來(lái)保證系統(tǒng)的可靠性，當(dāng)然，也有可能允許降低輸入旁路電容。