固态USB开关及其它过流保护器件的浪涌测试

输入电感限制峰值电流

图5所示，即使存在高达1.3µH的输入引线电感，如果使用10µF的旁路电容，器件仍然可以免于损坏。


MAX1558-MAX1558H中文资料(PDF, 692kB)
图5. 此波形显示了输入长引线产生的寄生电感较大(1.3µH)时的情况，同样使用10µF输入旁路电容。注意：输入电流的上升和下降比较缓慢。当输入电压超过8V时，器件也会发生齐纳击穿，电流被泄漏到输出端(可以由波形图中的IOUT看出)，但开关不会损坏。

从图5可以看出，较大的电感减缓了输入电流的上升、下降速度。这一点很重要，电感较大时电流的变化速率大大降低。因为存储在电感内部的能量与电流平方成正比，与电感成正比关系，较高的峰值电流会存储更多的能量。存储在1.3µH电感的能量仅为419µJ：

125µJ + 419µJ = 544µJ

并且

½ × 10µF × V² = 544µJ

由上式求解V，得到：V = 10.43V。

虽然器件在这硬件短路时幸免于难，但仍推荐选用一个更大的输入旁路电容，以限制最大电压，使其低于数据资料中规定的极限参数。

结论

如果设计中没有考虑存储在寄生电感中能量，USB器件可能由于过压而造成损坏。图5所示，输入电感可以是峰值电流的限制因素，从图2可以看出电阻也可以限制电流。如果电流被限制在导致器件损坏的电平以下，较低的电感有助于改善电路的安全工作。如果电流没有得到应有的限制，能量在低电感情况下释放可能迅速达到破坏性水平。需要特别注意避免这种情况的发生。图2所示电路中，电流由0.1Ω电阻限制。虽然减小电感后会使电流的上升速度提高，如果采取适当的限流措施，较小的电感有助于降低储能。

大多数PCB设计在保护开关以及输入输出路径下方都有一个地层，电感通常远远低于180nH。对于下方有地层的1/16英寸宽的PCB走线，每英寸长度大约会产生10nH电感。应根据具体应用环境，确定所需要的输入旁路电容。从电感的测量、分析结果看，可能需要更大的旁路电容来保证系统的可靠性，当然，也有可能允许降低输入旁路电容。