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本文主要是針對(duì)電流環(huán)路變送器XTR11x的浪涌防護(hù)方案，采用湖南靜芯研發(fā)的TDS浪涌保護(hù)器件對(duì)芯片進(jìn)行浪涌防護(hù)，保護(hù)設(shè)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(shè)備的安全性。
一、XTR11x介紹
XTR115 和 XTR116 (XTR11x) 是精密電流輸出轉(zhuǎn)換器，設(shè)計(jì)用于通過業(yè)界通用電流環(huán)路傳輸模擬 4mA 至 20mA 信號(hào)。器件能提供精確的電流調(diào)節(jié)和輸出電流限制功能。 片上穩(wěn)壓器 (5V) 可用于為外部電路供電。精密片上 VREF（XTR115 為 2.5V，XTR116 為 4.096V）可用于激勵(lì)傳感器或使其偏移。電流回路引腳 (IRET) 可檢測(cè)外部電路中使用的任何電流，以精確控制輸出電流。XTR11x是使用4mA至20mA電流傳輸?shù)?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/522264.html">智能傳感器的基本構(gòu)建塊。
二、TDS器件介紹
TDS(平緩鉗位浪涌抑制器)具有精準(zhǔn)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(hù)。當(dāng) EOS 事件來臨時(shí)，瞬態(tài)電壓攀升至超過集成精密觸發(fā)器所設(shè)定的擊穿電壓（VBR）閾值，觸發(fā)電路精確的開啟內(nèi)置泄流場(chǎng)效應(yīng)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(nèi)置泄流場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有極低的導(dǎo)通電阻，其鉗位電壓在額定峰值脈沖電流范圍內(nèi)幾乎是恒定的。
在選擇浪涌防護(hù)器件時(shí)，許多工程師會(huì)優(yōu)先選擇TVS二極管，實(shí)際上大電流TDS芯片在成本和性能、面積上比TVS更具優(yōu)勢(shì)。TDS器件的優(yōu)勢(shì)如下：
- 在提供相同保護(hù)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。
- TDS器件體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，為硬件工程師設(shè)計(jì)高度集成型解決方案提供了更優(yōu)選擇。如果應(yīng)用需要超過單個(gè)TDS器件所能提供的特定鉗位電壓， 可以將多個(gè)TDS器件串聯(lián)，提供了更多的靈活性。
- TDS器件的鉗位電壓通常比傳統(tǒng)TVS保護(hù)設(shè)備的鉗位電壓低30%，減少了系統(tǒng)的電氣應(yīng)力，可以更好的保護(hù)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。
- TDS器件在額定峰值脈沖電流范圍內(nèi)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。
- TDS器件的鉗位電壓在工作溫度范圍內(nèi)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(nèi)性能不會(huì)下降，仍能保證低漏電和高鉗位電壓。
三、應(yīng)用方案
圖1 應(yīng)用方案
? ? ? XTR11x的低順從電壓額定值 （7.5 V） 允許使用各種電壓保護(hù)方法，而不會(huì)影響工作范圍。圖1顯示了一個(gè)二極管電橋電路，即使電壓連接線接反，該電路也允許正常工作。該橋在環(huán)路電源電壓中會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)二極管壓降（約 1.4 V）損耗。這種損耗導(dǎo)致順從電壓約為 9 V，對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來說都是令人滿意的。二極管可以與環(huán)路電源電壓和 V 引腳串聯(lián)插入，以防止環(huán)路電源電壓損失僅為 0.7V 的反向輸出連接線路。
與電流變送器的遠(yuǎn)程連接有時(shí)會(huì)受到電壓浪涌的影響。最佳做法是將施加到 XTR11x 的最大浪涌電壓限制在盡可能低的范圍內(nèi)。為此，使用工作電壓為33V的浪涌抑制器ESTVS3300DRVR將輸入電壓鉗位至40V以下，以獲得最佳保護(hù)。
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，可在±30kV（空氣）和±30kV（接觸）下提供瞬變保護(hù)，采用小型 DFN 2mm x 2mm x 0.68mm 6引腳封裝，通常用于保護(hù)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(dá)50A(tp=8/20μs)，鉗位電壓VC為40V以內(nèi)。
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(jié)與結(jié)論
XTR11x作為常用的電流環(huán)路變送器，浪涌防護(hù)十分關(guān)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(hù)特性，可以廣泛應(yīng)用于USB/雷電接口、工業(yè)機(jī)器人、IO-Link接口、工業(yè)傳感器、IIoT設(shè)備、可編程邏輯控制器(PLC)和以太網(wǎng)供電(PoE)等領(lǐng)域，可為系統(tǒng)提供更全面以及更可靠的保護(hù)。目前公司推出來ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等型號(hào)，歡迎客戶前來咨詢選購(gòu)。
