低功耗電壓檢測芯片TPS3803浪涌防護方案

本文主要是針對低功耗電壓檢測芯片TPS3803的浪涌防護方案，采用湖南靜芯研發(fā)的TDS浪涌保護器件對芯片進行浪涌防護，保護設備免受電氣系統(tǒng)中的浪涌電壓或浪涌電流的損害，確保設備的安全性。

一、TPS3803介紹

TPS3803系列器件可為電路提供初始化和時序監(jiān)控，主要用于 DSP 和基于處理器的系統(tǒng)。TPS3803G15設備有一個由內部分壓器設置的固定檢測閾值V_IT，TPS3803?01?具有可調節(jié)的?SENSE?輸入，可以由兩個外部電阻器配置。如果兩個電壓中的任何一個電壓降至V_IT以下，則置位RESET。上電期間，當電源電壓 VDD 高于 0.8 V 時，RESET 被置位。此后，監(jiān)控電路將監(jiān)控 VDD或SENSE并保持RESET有效，只要保證VDD或SENSE保持在閾值電壓V_IT以下。一旦VDD或SENSE上升到閾值電壓V_IT以上，RESET 就會再次置低。該產品系列專為 1.5V、3.3 V 和可調電源電壓而設計，采用5引腳SC-70封裝，額定工作溫度范圍為?40°C 至+85°C。

二、TDS器件介紹

TDS(平緩鉗位浪涌抑制器)具有精準且恒定的觸發(fā)電壓、優(yōu)異的鉗位性能及穩(wěn)定的溫度特性，可為系統(tǒng)提供更全面保護。當 EOS 事件來臨時，瞬態(tài)電壓攀升至超過集成精密觸發(fā)器所設定的擊穿電壓（VBR）閾值，觸發(fā)電路精確的開啟內置泄流場效應晶體管，有效的將瞬態(tài)高壓與大電流安全釋放到地。由于TDS的內置泄流場效應晶體管具有極低的導通電阻，其鉗位電壓在額定峰值脈沖電流范圍內幾乎是恒定的。

在選擇浪涌防護器件時，許多工程師會優(yōu)先選擇TVS二極管，實際上大電流TDS芯片在成本和性能、面積上比TVS更具優(yōu)勢。TDS器件的優(yōu)勢如下：

1. 在提供相同保護的情況下，TDS耗散浪涌能量較小，能通過自身特性將過壓與過流事件高效泄放到地，從而避免增加自身熱損耗。
2. TDS器件體積小巧，結構緊湊，為硬件工程師設計高度集成型解決方案提供了更優(yōu)選擇。如果應用需要超過單個TDS器件所能提供的特定鉗位電壓， 可以將多個TDS器件串聯，提供了更多的靈活性。
3. TDS器件的鉗位電壓通常比傳統(tǒng)TVS保護設備的鉗位電壓低30%，減少了系統(tǒng)的電氣應力，可以更好的保護后端IC，也為系統(tǒng)中的其他組件創(chuàng)造了更大的安全余量。
4. TDS器件在額定峰值脈沖電流范圍內擁有幾乎恒定的鉗位電壓。傳統(tǒng)TVS二極管的箝位電壓隨著峰值脈沖電流的增加而增加，而TDS器件的鉗位電壓在最大峰值脈沖電流之前幾乎保持不變。
5. TDS器件的鉗位電壓在工作溫度范圍內保持穩(wěn)定，而傳統(tǒng)TVS二極管的鉗位電壓隨溫度變化。TDS器件擁有卓越的耐用性，在工作規(guī)格內性能不會下降，仍能保證低漏電和高鉗位電壓。

三、應用方案

圖1 應用方案

? ? ?上圖部分詳細介紹了使用電壓檢測器或比較器設計二進制或數字輸入模塊的替代方法。這可用干互鎖應用或電池監(jiān)控。SENSE作為可調式感應輸入端，使用工作電壓為33V的浪涌抑制器ESTVS3300DRVR來防止過電壓和瞬態(tài)。。

ESTVS3300DRVR是湖南靜芯新推出的TDS平緩浪涌抑制器，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 規(guī)范，在 ±30kV（空氣）和 ±30kV（接觸）下提供瞬變保護，采用小型 DFN 2mm x 2mm x 0.68mm 6引腳封裝。ESTVS3300DRVR通常用于保護工作電壓為28V、33V、36V的系統(tǒng)。觸發(fā)電壓為38.7V，額定瞬態(tài)峰值脈沖電流可達50A(tp=8/20μs)，鉗位電壓V_C為40V以內。

四、器件電氣特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

表1 ESTVS3300DRVR電氣特性表

五、總結與結論

TPS3803作為常用的電壓檢測芯片，浪涌防護十分關鍵。靜芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想狀況的ESD和EOS保護特性，可以廣泛應用于USB/雷電接口、工業(yè)機器人、IO-Link接口、工業(yè)傳感器、IIoT設備、可編程邏輯控制器(PLC)和以太網供電(PoE)等領域，可為系統(tǒng)提供更全面以及更可靠的保護。目前公司推出來ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等型號，歡迎客戶前來咨詢選購。