固态USB开关及其它过流保护器件的浪涌测试
½ × C × V² = E
现在,假设所有存储在LSTRAY中的能量最终都转移到输入电容CBYPASS上,那么:
初始能量 + 寄生能量 = 最终能量
125µJ + 214µJ = 339µJ
339µJ是输入电容的最终能量,根据:
½ × C × V² = E
或:
½ × 10µF × V² = 339µJ
求解V,得到:V = 8.23V。这与图2中的8.6V测量值非常接近。
如果输入旁路电容只有0.1μF,输入电压将上升到具有破坏性的电压值。按照0.1µF重新计算:
初始能量 + 寄生能量 = 最终能量
1.25µJ + 214µJ = 215µJ
并且:
½ × 0.1µF × V² = 215µJ
求解V,得到:V = 65.6V!
显然,这个过程将损坏额定电压只有5.5V的器件。对于这种情况下的硬件短路波形如图3所示,注意输出也会上冲到9.8V,这是由于短路后才会断开开关,它也取决于本次测试时的快速di/dt变化。通常di/dt由功率器件的关断特性决定。对于USB口,电路取决于终端用户—存在任何可能性,但在掌控之内。引起这样极端的快速关断的原因可能是由于电缆断裂、连接器发生问题,或连接过程中的机械故障,如本例所示。

详细图片(PDF, 676kB)
图3. 从波形可以看出,若输入电容只有0.1µF,输入电压会上冲到一个潜在的破坏性高压。
当然电压不会上冲到66V理论计算值,这是因为芯片内部集成了齐纳保护管,可以钳制电压的上升,并可能由于吸收能量而被损坏。发生过压的过程中,额外的能量被硅片吸收。下面的图4是图3的时间展开图。

详细图片(PDF, 644kB)
图4. 图3的时间展开图,注意到开关关断期间较高的di/dt变化率,部分存储能量已经送至输出端!这将损坏USB开关。
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