ZHCSQU8A May 2023 – December 2023 LM74703-Q1 , LM74704-Q1
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TVS 二极管在汽车系统中用于瞬态保护。在图 9-2 所示的 12V 电池保护应用电路中,双向 TVS 二极管用于防止汽车正常运行期间出现的正负瞬态电压。这些瞬态电压电平和脉冲在 ISO 7637-2 和 ISO 16750-2 标准中进行了规定。
TVS 的两个重要规格是击穿电压和钳位电压。与齐纳二极管类似,击穿电压是 TVS 二极管进入雪崩时的电压,其额定电流低(典型值为 1mA)。击穿电压必须高于系统中最坏情况下的稳态电压。TVS+ 的击穿电压必须高于 24V 快速启动电压和 35V 抑制负载突降电压,并小于 LM74703-Q1 和 LM74704-Q1 的最大额定电压 (65V)。TVS- 的击穿电压必须超过最大电池反向电压 –16V,以免 TVS- 因长时间接触反接电池而受损。
钳位电压是 TVS 二极管在大电流脉冲情况下钳位的电压。该电压远高于击穿电压。TVS 二极管用于钳制瞬态脉冲,不得干扰稳态运行。在 ISO 7637-2 脉冲 1 的情况下,当发生器阻抗为 10Ω 时,输入电压可上升至 –150V。此行为意味着流经 TVS- 的电流为 15A,且 TVS 两端的电压接近于钳位电压。
下一个条件是不得超过 LM74703-Q1 和 LM74704-Q1 阳极至阴极反向电压的绝对最大额定值 (-75V) 和 MOSFET 的最大 VDS 额定值。在设计示例中,选择了额定电压为 60V 的 MOSFET,因此阴极至阳极电压的最大限值为 60V。
对于 ISO 7637-2 脉冲 1,LM74703-Q1、LM74704-Q1 的阳极由 ISO 脉冲下拉并由 TVS- 钳位。MOSFET 会快速关断,以防止反向电流使大容量输出电容器放电。当 MOSFET 关断时,阴极至阳极电压等于(TVS 钳位电压 + 输出电容器电压)。如果输出电容器上的最大电压为 16V(最大电池电压),则 TVS- 的钳位电压不得超过 (60V – 16V) = –44V。
SMBJ33CA TVS 二极管可用于 12V 电池保护应用。36.7V 的击穿电压满足正极侧的快速启动、负载突降要求以及负极侧的 16V 电池反向连接要求。在 ISO 7637-2 脉冲 1 测试期间,图 9-5 显示出 SMBJ33CA 钳位在 –42V,峰值浪涌电流为 15A,满足钳位电压 ≤ 44V 的要求。
SMBJ 系列 TVS 二极管的峰值脉冲额定功率水平高达 600W。此额定值足以满足 ISO 7637-2 脉冲和抑制负载突降(ISO-16750-2 脉冲 B)的要求。