浪涌防護(hù)器件要選對，布局布線更重要！|深圳比創(chuàng)達(dá)電子EMC（下）

浪涌測試，作為最常見的EMC抗干擾測試項(xiàng)目之一，基本上是家用消費(fèi)電子必測的項(xiàng)目；其測試目的是為了驗(yàn)證產(chǎn)品在承受外部的浪涌沖擊時能否正常工作。

一、比創(chuàng)達(dá)整改案例

1) 背景：

某智能插座產(chǎn)品在浪涌測試，需要過2kV差模浪涌測試；在實(shí)際測試時1kV注入無異常，1.5kV注入出現(xiàn)異常，EUT內(nèi)部有器件燒毀。

2) 定位分析：

拆機(jī)分析，發(fā)現(xiàn)有顆芯片燒毀；進(jìn)一步觀察，發(fā)現(xiàn)其浪涌防護(hù)器件使用的是壓敏電阻，看尺寸屬于7D器件。與客戶確認(rèn)，是一顆7D511K壓敏；其防護(hù)電路也如圖3所示，防浪涌就是靠這顆壓敏器件；查詢其規(guī)格書，如圖4發(fā)現(xiàn)其通流是1200A @ 8/20μs；但這個1200A是單次沖擊時的標(biāo)稱通流，而壓敏電阻的通流在連續(xù)多次沖擊測試后通流會明顯下降，我司的壓敏規(guī)格書里就會區(qū)分1次和10次沖擊測試的通流（一般受10次沖擊后的通流會較1次沖擊的通流弱化一半左右），如圖5所示：

圖4 客戶用壓敏器件規(guī)格參數(shù)（HEL-7D511K）

圖5 比創(chuàng)達(dá)7D561K壓敏器件

規(guī)格參數(shù)（BTRMS07D561KF5150A07BF）

也就是說，選擇壓敏器件時要考慮其10次沖擊后的通流能力，也即2kV浪涌至少需要選擇10次沖擊后通流1000A（根據(jù)差模浪涌的CDN阻抗為2Ω推算），1次沖擊2000A的器件；所以客戶選用的7D511K壓敏是不滿足通流的。

另外，咨詢客戶后得知，被炸毀的芯片的耐沖擊電壓在800V左右，所以根據(jù)圖4中藍(lán)框內(nèi)標(biāo)稱的7D511K器件的鉗位電壓值，經(jīng)此器件泄放保護(hù)的后級殘壓是大于800V的，這也是后端芯片被炸毀的可能原因之一，芯片不炸毀的話，壓敏也可能炸掉。

3) 整改驗(yàn)證：

根據(jù)上面的分析，結(jié)合通流及芯片耐壓考慮，我們選用了一顆14D471K器件（BTRMS14D471KF7150A14BF），其規(guī)格參數(shù)如圖6所示：

圖6 比創(chuàng)達(dá)14D471K壓敏器件規(guī)格參數(shù)（BTRMH14D471KF7150A14BF）

從其規(guī)格參數(shù)中看出，其通流至少能達(dá)到3000A，即理論上能扛住6kV的浪涌電壓測試，同時其鉗位電壓也小于800V，理應(yīng)能將浪涌沖擊電壓鉗位在較低水平，起到保護(hù)芯片的作用。

但是，換上更大通流的壓敏后，實(shí)際測試時，1.5kV沒問題，但2kV仍無法通過，在進(jìn)行到第7次注入時，仍發(fā)生失效，芯片還是燒了…

這就很奇怪了，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，問題可能出在產(chǎn)品PCB的布局布線上；因這類電源產(chǎn)品出于成本考慮，一般都是用兩層板，且因產(chǎn)品應(yīng)用場景，所以產(chǎn)品布局很緊湊，從實(shí)物上不好直接看其布線。與客戶溝通，獲得其PCB layout后，就發(fā)現(xiàn)：壓敏的地線設(shè)計(jì)得似乎不大好，如圖7，其中粉紅色布線是板子上的地線，紅色虛線框是壓敏放置的初始位置，黃虛線是壓敏泄放電流的路徑，其中①②兩處的走線比較細(xì)，①處線寬是1mm，②處應(yīng)該在0.5mm左右；整個浪涌電流的泄放路徑很長，而且部分區(qū)域線徑還很窄；這就導(dǎo)致了泄放可能不及時，或是泄放不順暢，種種因素疊加就可能導(dǎo)致了用了合適的器件，也沒法起到合適的效果，后端器件依然沒法得到有效保護(hù)。

圖7 測試樣品PCB布局布線

所以，發(fā)現(xiàn)問題的根因，接下來就好辦了。因?yàn)椴缓酶陌澹F(xiàn)場采用最簡單粗暴的做法：改變浪涌電流的泄放路徑，把壓敏的地腳直接接在圖中器件左側(cè)的地上，不僅路徑縮短，相應(yīng)的線徑也都夠?qū)挘蝗鐖D中的橘黃虛框標(biāo)注的就是優(yōu)化后的壓敏器件連接方式。

最終，僅僅是改了下壓敏地pin的連接點(diǎn)（當(dāng)然，也要用14D471K的器件），重復(fù)測試2kV浪涌注入、正負(fù)各20次沒問題！

二、小結(jié)

1) 浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)選用壓敏做防護(hù)器件時，要關(guān)注該器件受多次沖擊后的通流，而不只是單次沖擊的通流；

2) PCB布局布線設(shè)計(jì)時要考慮浪涌泄放路徑的順暢與否，路徑要盡量短、就近泄放，同時布線線寬要足夠滿足通流需求；

3) 線寬與沖擊電流的關(guān)系，可參考：考慮30%~40%的降額設(shè)計(jì)，表層1OZ厚的銅，通流為1kA，則其線寬至少要設(shè)計(jì)為1.4mm；若走線在內(nèi)層，相應(yīng)的線寬還要增加1倍，或者將銅厚增加1倍。

綜上所述，相信通過本文的描述，各位對浪涌防護(hù)器件要選對，布局布線更重要（下）都有一定了解了吧，有疑問和有不懂的想了解可以隨時咨詢深圳比創(chuàng)達(dá)這邊。今天就先說到這，下次給各位講解些別的內(nèi)容，咱們下回見啦！也可以關(guān)注我司wx公眾平臺：深圳比創(chuàng)達(dá)EMC！

以上就是深圳市比創(chuàng)達(dá)電子科技有限公司小編給您們介紹的浪涌防護(hù)器件要選對，布局布線更重要（下）的內(nèi)容，希望大家看后有所幫助！

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