TVS二极管的功率计算方法以及应用范围

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tvs二极管的功率计算
TVS二极管的功率计算方法以及应用范围
上图是常见的汽车电源部分的原理图,分别是防反接模块和ldo模块,我们的客户要求iso7637-2脉冲5为40v/400ms,内阻2欧姆,我开始时用的smbj20ca,结果tvs管被烧毁,后改成smbj36ca,现在可以过iso7637-2脉冲5。

问题:
1)tle42644g的输入电压最大40v,smbj36ca的vbrmin=40v, vrsm=58.1v,在上述模块中我认为smbj36ca没有起到任何作用,按tvs管的选型标准,此刻我应选择符合vrsm<40v和vbrmin>18v(电源电压)的tvs管,但不知要承受客户要求的400ms的tvs管功率该如何计算?
2)若客户无特殊要求,按iso7637-2脉冲5的标准我是否需要选取能承受输入电压高的ldo?这样可以选择高电压的tvs管,减小tvs管上的功耗?

回答:

TVS二极管的功率计算方法以及应用范围

这个脉冲的能量是最大的,tvs起到的作用,是将电压稳定在一定的范围之内。

TVS二极管的功率计算方法以及应用范围

我在里面的计算方法,是将tvs等效成一个可变电阻,在整个过程中,将加在上面的最大的功率给核算出来。
实质上,我在书里面可能肤浅了些,这里针对us级别的脉冲,核算静态功率,因为这个的失效机理属于瞬间的热失效;而针对这种40ms~400ms的,可以首先计算两个最终的阻抗:

对于smbj20ca而言:
第一阶段,此时tvs的电阻无穷大,电压很快上升至22.2~24.5v,tvs管开始击穿
第二阶段,tvs的电压上升,其阻抗开始下降,整个过程中,电压上升至32.4v,此时等效电阻为1.74ohm,电流为10.7a,这是最高的电流
第三阶段,tvs管的电压开始下降,阻抗变大,电压在一个稳定的范围内,这个稳态值可以用迭代的方法进行计算,在书中的线性的方法其实是一种假设。为了计算方便,我们假定这里稳定的电压就是24.5v+2v,此时的电阻为4ohm,功率为175w.毫无悬念,这是肯定要被烧掉的。

因此大多数的车子,都在努力在发电机那块加入中央抑制器,将脉冲能量直接直接吸收,这里不能使用表贴的了。而且上方的大多数元件,需要能够承受40v的耐压值了。
smbj36ca,承受的能量是非常有限的,所以不会烧毁,但是整个后级系统就承受了很大的电压。
TVS二极管的功率计算方法以及应用范围
所以这里最好是采用仿真的方法去进行确认,如下图所示:
TVS二极管的功率计算方法以及应用范围
脉冲的产生机理:在断开电池的同时,交流发电机正在产生充电电流对蓄电池充电,而发电机电路上仍有其它负载时产生的瞬态 pulse 5 is a simulation of a load dump transient occurring in the event of a discharged battery being disconnected while the alternator is generating charging current with other loads remaining on the alternator circuit at this moment。
TVS二极管的功率计算方法以及应用范围
tvs管的使用范围
1、rs232/rs422/rs485分界面卡
2、xdsl和isdn、hdsl传输设备
3、用户前端设备,如:电话、调制解调器等
4、centralofficelinecards
5、t1/e1
6、pbx和其它交换设备

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