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[参考译文] LM74910-Q1:需要澄清有关 TVS 二极管选择的问题

Guru**** 2378650 points
Other Parts Discussed in Thread: TVS1800, LM74910-Q1, TVS3300
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1479661/lm74910-q1-clarification-is-required-regarding-tvs-diode-selection

器件型号:LM74910-Q1
主题中讨论的其他器件: TVS3300、TVS1800

工具与软件:

在 LM74910-Q1数据表第32页的第 10.2.4段中、MOSFET 选择:阻断 MOSFET Q1以下陈述让我困惑:

"建议使用 VDS 额定电压为60V 的 MOSFET 以及单个双向 TVS、或使用 VDS 最大额定值为40V 的 MOSFET 以及两个背对背连接在输入端的单向 TVS。 "

我们有一个12V 双电池系统、并想使用两个  LM74910-Q1器件的有源 ORing。

由于我们正在寻求具有极高电流(115A)和单个 MOSFET 解决方案、RDS (on)< 0.5m Ω、因此40V VDS 似乎是更好的 选择、IAUCN04S7N004似乎是一个不错的选择(VGS = 20V)。

我们考虑使用单个双向 TVS、例如 具有最大1500W 的 TPSMC22CA-VR 钳位电压35.5V @42.3A (Vc@125*C = Vc@25*C x (1+0.092/100 x (125*C-25*C))=38.76V)、反向关断电压最大22V @1uA  如有刷直流电动机。

最后、为了提供更大的裕度、我们可以选择 具有 最大值的 TPSMC20CA-VR 钳位电压为32.4V @46.33A (Vc@125*C = Vc@25*C x (1+0.091/100 x (125*C-25*C)=35.35V)、反向关断电压为20V @1uA (最大值) 如有刷直流电动机。

注意:您的数据表中建议的 SMBJ 系列(12V 电池系统的 TVS 选型为10.4.2)在反向关断和最大值之间具有非常大的间隔 钳位电压。 例如、 VRM 为18V 的 SMBJ18CA 与 Vc 为39.3V@25*C /  42.9V@125*C 的 SMBJ18CA

不过、您的数据表建议在 VDS = 40V 的情况下使用两个背对背连接的单向 TVS。

为什么? 为什么这优于双向 TVS? 对 TVS 二极管的理解中缺少什么?

您的应用手册"如何选择浪涌二极管"(www.ti.com/.../slvae37.pdf) 还会让我在钳位电压中计算动态电阻时混淆。

TVS 数据表不提供任何动态电阻数据。 我假设提供的最大值 数据表中的钳位电压已经对 insec 内 RDYN 进行计数。

这个假设我错了吗?

此致、

Ferenc

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    尊敬的 Ferenc:

    请参阅此部分、了解额定电压为40V 的 FET 的 TVS 选择

    具有有源整流和负载突降保护功能的 LM7481-Q1理想二极管控制器数据表(修订版 A)

    实际上、我们不使用 TVS 来实现正向侧钳位。 它只是用来阻止电源路径。 否则、电源只是通过 TVS-短接至地。

    由于汽车中的瞬变违反绝对最小值额定值、因此仅在负极侧需要实际钳位。

    此致、

    Shiven Dhir

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    尊敬的 Shiven:

    感谢您的快速响应。

    我不明白为什么不需要正电压钳位、因为在 ISO 7637-2中、我们有脉冲测试2a、3b 和5a、并且至少具有高达+75V 的正尖峰?

    另一方面、从您提到的数据表中、至少我现在明白了 VDS = 40V 的 MOSFET 需要两个背靠背(而不是一个双向)的单向 TVS 的原因。 原因在于、这些单向 TVS 二极管不相同、它们是不同的(具有不同的特性)、如下图所示:

    然而、我仍然不明白为什么 为正极侧选择 SMBJ33A 、其击穿电压为36.7V (最小值)、典型值为38.6V。 @25*C、可升至42.46V @125*C?

    您能否详细说明一下?

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    尊敬的 Ferenc:

    除了负载突降脉冲5A、所有脉冲均具有低能量依赖性、我们依靠输入和输出电容器来抑制这些脉冲。 因此控制器将保持安全。 脉冲5A 的能量很高、TVS 可能无法对其进行钳位(除非使用非常强的 TVS)。 因此、我们使用数据表中所示的特殊共源极拓扑来解决使用控制器的 OV 引脚来保护下游负载的问题。

    选择 SMBJ33A 是在正极侧、因为在12V 汽车系统中抑制的负载突降脉冲为35V、TVS 不会击穿并尝试对其进行钳位。 控制器的额定电压为65V、因此它应该没问题。 如果需要保护下游负载、则可以使用 OV 引脚。

    此致、

    Shiven Dhir

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    感谢快速的答复。

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    由于价格原因和目标是超低 RDS (on)、我们愿意使用40V 的 MOSFET。 但是、 出于上述原因、我们似乎无法选择像 SMBJ33A 这样的 TVS 二极管。 改用 TVS3300会怎么样?

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    尊敬的 Ferenc:

    TVS3300的最小击穿电压为34V、可能会尝试钳制(35V)负载突降脉冲。

    此致、

    Shiven Dhir

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    尊敬的 Shiven:

    这是正确的、即使我们背对背地串联 TVS1800、正向电压最小值为0.25V、这仍然是34.25V.in 的最坏情况。

    尽管我从未使用过 TINA TI、但现在我进行了快速学习、以使用分段线性曲线和两个 TVS3300 / TVS1800器件背对背对背使用负载突降脉冲发生器进行简单的仿真、如上图所示。 根据 ISO7637-2、负载突降脉冲测试发生器的内部电阻介于0.5和5欧姆之间。 即使我设置了最大值 电阻值为5欧姆、电压略高于40V (最大尖峰约为40.1V)。  

    但是、如果将发生器的内部电阻设置为0.5欧姆、电压将上升到46-47V。

    在我看来、如果您想遵守 ISO7637-2、则无法使用带40V VSD 的 MOSFET。 我是对的、还是漏掉了一些东西?

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    尊敬的 Ferenc:

    如果您想遵守 ISO7637-2、则可以使用额定电压为40V 的 FET、则不存在问题。 如果在选择 TVS+时遇到问题、只需添加额定电压大于35V 的肖特基二极管、即可使其在负载突降时不会损坏。 正如我之前所述、TVS+的作用只是阻止电源路径。

    此致、

    Shiven Dhir

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    尊敬的 Shiven:

    由于我不是汽车电源保护设计方面的专家、我非常感谢您的支持。

    但是、我不理解您关于"如果在选择 TVS+时遇到问题、只需添加额定电压大于35V"的肖特基二极管。  单词"添加"是指用肖特基二极管替换 TVS +二极管、或者什么?  

    我假设肖特基二极管的额定反向电压也低于40V。 但我找不到任何35V<VR<40V 范围内的汽车肖特基二极管、仅35V 或40V。

    因此、我仍然难以知道如何在 遵守 ISO7637-2的同时使用 VSD=40V MOSFET。

    请更具体地说明一下。  

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    尊敬的 Ferenc:

    ISO7367-2具有大量脉冲、但我们尝试仅满足-150V (peak)瞬态脉冲1的要求、这种瞬态具有很高的能量、并且无法通过输入和输出电容器进行抑制。

    为了满足该脉冲要求、我们使用 TVS、它钳位在负极侧、以保持控制器的安全以及 FET 的 VDS 的安全。 对于12V 系统和40V FET、我们尝试钳制(40V-16V)= 24V。 对于此 SMBJ18A 或 TVS1800正常工作。 我希望我们对此表示清楚。

    下一个高能脉冲是负载突降脉冲、它是一个35V 的峰值、持续时间大于40ms、较常见的直流情况和 TVS 无法钳制该脉冲。 现在、为了解决该问题并保护下游负载、我们使用控制器的 OV 引脚并关闭 HGATE。

    现在正如我之前所述、TVS+只是用来阻止电源路径。

    二极管/TV+的额定值应足以承受而不会损坏。  

    现在、我不确定您为什么假定肖特基的额定电压应低于40V。 您能帮助我理解吗? 我们是否有误解?

    此外,如果你 不同意 我的解释的任何部分,请随时 纠正我。

    此致、

    Shiven Dhir

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    尊敬的 Shiven:

    我意识到我们之间的整个分歧是我们有不同的假设。

    1.我的假设是我们需要承受14V + 87V = 101V 最大值 根据测试脉冲5a 得出的未抑制负载突降脉冲峰值、正因如此、我才希望使用 TVS+抑制低于40V 的正脉冲(我的仿真结果基于此)、

    2.虽然您的假设是我们已经有一个抑制的负载突降的峰值最大 35V (测试脉冲5b)。

    由于我们有多个潜在客户、因此我们想以最坏的情况为目标。 但我们还需要考虑其他因素、例如尽可能降低 MOSFET 的价格和不必要的功耗(VDSmax 越低、RDS (on)越低)。 因此、我们可以切换到仅满足抑制的负载突降(测试脉冲5b)。

    感谢您的支持、以便更好地了解情况。

    此致、

    Ferenc

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    尊敬的 Shiven:

    最后一个有关 TVS 选择的问题。 在您嵌入作为第一个响应的页面中、SMBJ16A 建议用于 TVS-。

    但是、在查看产品说明书时(参阅 Littlefuse、STMicro、Microchip 或 Nexperia)、最大值 SMBJ16A 的钳位电压为26V >24V。

    这样仍然可以吗?

    此致、

    Ferenc

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    尊敬的 Ferenc:

    最大钳位电压可能为26V。 但在 ISO 脉冲1期间、它会钳位在24V 以下、因为电流比额定电流以及最大钳位电压要小、

    此致、

    Shiven Dhir