如何安装MAX44211输出保护

内部ESD箝位结构用于保护MAX44211免受ESD和其他亚微秒级事件的影响。当应用存在这些事件可能频繁发生且持续时间相对较长的危险时，建议使用外部保护电路。本应用笔记介绍如何在MAX44211上增加保护电路。

如何安装MAX44211输出保护

当负载断开和连接时，从电源线发出不必要的瞬变回到线路驱动器的输出和耦合电路产生的反电动势，反之亦然，会产生不希望的过压情况。如果断开时有大量电流流过，则当线路驱动器输出从高阻抗状态切换到低阻抗状态时，也会产生反电动势。MAX44211电力线通信驱动器通常面向电源线放置，中间有隔离级。在这种过应力条件下，需要外部保护来保护MAX44211和下游电路。

MAX44211内部采用ESD箝位结构（见图1），以保护器件免受ESD或亚微秒级事件的影响。当应用存在这些事件可能频繁发生且持续时间相对较长的危险时，建议使用外部保护电路。未能提供输出保护会导致输出（OUT+/ OUT-）过大，并最终损坏器件。

本应用笔记提供了有关如何在输出端添加外部保护电路的见解和信息 MAX44211。使用V的电路AVDD本应用笔记使用= 15V。

图1显示了内部ESD箝位保护结构。

图1.内部ESD箝位保护结构。

输出端的绝对最大额定值

输出+，输出到接地：V接地- 0.3V 至 （VAVDD+ 0.3V）

内部ESD保护二极管是P-N结二极管。为了防止在整个工作温度范围内正常导通，这些二极管的正向偏置不应超过300mV。在此水平上，内部P-N二极管两端的泄漏仍然可以忽略不计。在室温和约0.6V至0.7V时，二极管两端的正向电流增加。最终，增加二极管上的电压限制会成倍增加其正向电流，最终损坏器件。

MAX44211的ESD保护设计用于承受约±2.5kV脉冲，持续150ns，根据 JEDEC JESD22-A114 标准。在任何情况下，试图将输出暴露在高于绝对值的更高电压下 超过150ns的最大额定值被视为违反ABS MAX。输出保护结构见图2。

图2.输出保护结构。

浪涌测试和准直流测试

进行了两个测试，即浪涌测试和准直流，以了解内部输出箝位的特性 二极管。与准直流测试相比，浪涌测试迫使过电压条件的时间更短，因此浪涌测试的浪涌 预计测试将承载更多电流通过二极管。测试在+25°C和+85°C下进行。

浪涌测试

对于浪涌测试，根据61000-4-5 IEC标准通过施加浪涌脉冲来测试独立二极管。这 脉冲呈三角形（tR~1.5μs），持续时间为~100μs。图3显示了浪涌测试特性。

图3.测试浪涌特性。

准直流测试

对于准直流测试，使用吉时利 2410 源表应用准直流测试来测试独立二极管。 该脉冲呈梯形（tR~10μs），持续时间~350μs。

图4.准直流测试信号。

图5.内部保护钳准直流特性。

浪涌和准直流测试的观察结果

内部箝位二极管D一个在+25°C时在0.78V和在+85°C时分别在0.7V时承载1mA电流（在开启膝盖区域）。

内部箝位二极管DB+25°C时在0.7V时和+85°C时0.55V时可承载1mA电流（在开启膝盖区域）。

D 的行为一个（阳极信号到阴极交流接地）和DB（阳极交流接地的阴极信号）由于微小的内部结构差异而不对称。

箝位二极管DB（到阳极交流接地的阴极信号）可以相对比D消耗更多的电流一个.

内部二极管的箝位行为将在较低的温度（如-20°C或-40°C）下处于较高的箝位状态。

外部保护解决方案

图6.外部保护。

表 1 显示了组件信息。A 优选使用Z1和Z2齐纳二极管代替标准TVS转换器，因为即使TVS二极管在瞬态事件中吸收相对大量的能量，它们的电压截止点也不受精细控制，并且会随着时间的推移而老化。齐纳二极管提供明确定义的箝位电压。双向操作是通过在背靠背配置中使用齐纳二极管来实现的。

Z3的作用是箝位V两端的电压DDD1：D4 和 Z2 和 Z3 在过压应力的情况下提供额外的防御。D1：D4 旁路流向电源层的故障电流，Z1 Z2 组合绕过输出走线处的故障电流并返回电源线，从而保护 OUT+ 和 OUT- 输出。背靠背齐纳二极管的预期钳位电压 = 14V + 0.7V = 14.7V。

 

元件	组件代码	组件类型
D1：D4	MBR230S1F-7字典-ND	肖特基二极管	850mW， 30V 2A
Z1：Z2	彩信4701T1G	齐纳二极管	500mW、14V 箝位
Z3	1SMC15AT3G	齐纳二极管	15V 反向关断，24V 箝位，1.5kW （峰值脉冲）

 

测试说明

VDD设置为 15V 恒定值。V测试在 0 至 16V 范围内分立斜坡，以观察齐纳箝位何时启动和 当肖特基打开时。确保 V测试信号在关闭前“打开”1-2秒，然后关闭 在“开”条件下进行了观察。这样做是为了确保持续功耗 时间可以忽略不计。测试在-30°C、+25°C和+60°C下进行。

当 V测试信号超过15V时，齐纳钳位二极管两端的电流呈指数上升，因此， 功耗超过500mW。Z1 和 Z2 齐纳二极管的额定功率仅为 500mW 连续 PDIS。所以 上述保护功能仅用于瞬时而非连续目的，如电力线瞬态事件期间所预期的那样。

图7.外部保护解决方案的测试设置和结果。

来自外部保护解决方案的观察结果

当外部肖特基二极管导通时，流向AVDD的电流试图将AVDD电压拉近信号电压。

齐纳背靠背夹具是第一道防线。它们在肖特基二极管打开之前首先打开。

在相同的测试条件下，肖特基的钳位电压在高温下较低，在低温下较高。

五世钳或齐纳箝位电压走线随温度变化闭合，如上所示。

从上述观察中，我们可以推断：

两层保护打开，确保内部二极管不打开。

即使内部二极管导通（短暂），大部分电流也会通过 肖特基和齐纳箝位，从而保护线路驱动器的内部二极管。内部的特点 钳位可以从准直流测试中观察到。

审核编辑：郭婷