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-赛米微尔-技术支持社区
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:

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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。

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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。
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所以这里最好是采用仿真的方法去进行确认,如下图所示:
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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。
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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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