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固態(tài)USB開(kāi)關(guān)及其它過(guò)流保護器件的浪涌測試
作者：
時(shí)間：2011-04-27
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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½ × C × V² = E
現在，假設所有存儲在LSTRAY中的能量最終都轉移到輸入電容CBYPASS上，那么：
初始能量 + 寄生能量 = 最終能量
125µJ + 214µJ = 339µJ
339µJ是輸入電容的最終能量，根據：
½ × C × V² = E
或：
½ × 10µF × V² = 339µJ
求解V，得到：V = 8.23V。這與圖2中的8.6V測量值非常接近。
如果輸入旁路電容只有0.1μF，輸入電壓將上升到具有破壞性的電壓值。按照0.1µF重新計算：
初始能量 + 寄生能量 = 最終能量
1.25µJ + 214µJ = 215µJ
并且：
½ × 0.1µF × V² = 215µJ
求解V，得到：V = 65.6V！
顯然，這個(gè)過(guò)程將損壞額定電壓只有5.5V的器件。對于這種情況下的硬件短路波形如圖3所示，注意輸出也會(huì )上沖到9.8V，這是由于短路后才會(huì )斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，它也取決于本次測試時(shí)的快速di/dt變化。通常di/dt由功率器件的關(guān)斷特性決定。對于USB口，電路取決于終端用戶(hù)—存在任何可能性，但在掌控之內。引起這樣極端的快速關(guān)斷的原因可能是由于電纜斷裂、連接器發(fā)生問(wèn)題，或連接過(guò)程中的機械故障，如本例所示。
詳細圖片(PDF, 676kB)
圖3. 從波形可以看出，若輸入電容只有0.1µF，輸入電壓會(huì )上沖到一個(gè)潛在的破壞性高壓。
當然電壓不會(huì )上沖到66V理論計算值，這是因為芯片內部集成了齊納保護管，可以鉗制電壓的上升，并可能由于吸收能量而被損壞。發(fā)生過(guò)壓的過(guò)程中，額外的能量被硅片吸收。下面的圖4是圖3的時(shí)間展開(kāi)圖。
詳細圖片(PDF, 644kB)
圖4. 圖3的時(shí)間展開(kāi)圖，注意到開(kāi)關(guān)關(guān)斷期間較高的di/dt變化率，部分存儲能量已經(jīng)送至輸出端！這將損壞USB開(kāi)關(guān)。
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