三端稳压器反向击穿分析

　　三端稳压器反向击穿分析

　　三端稳压管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。稳压管在反向击穿时，在一定的电流范围内（或者说在一定功率损耗范围内），端电压几乎不变，表现出稳压特性，因而广泛应用于稳压电源与限幅电路之中。

　　排除人为不当造成的电路出现反偏情况，常见的由应用电路在特定条件下产生的‘瞬态’反偏状态及击穿机理进行简要的描述和分析：

　　（一）OUT→IN端反偏

　　产生来源：

　　①负载时对电池类的充电应用，断电时电池并未脱离电路输出端。

　　②电路输入存在有大的负向脉冲，如果电路输入同时存在较大的感性负荷的反电动势。

　　③电路输出端接入大的滤波电解电容。（发生较多的反接击穿情况）

　　保护措施：

　　在电路I-O端之间增加保护二极管Di，将I-O反偏电压钳位在1V以内。

　　

　　机理分析：

　　只要不是稳压电路输出应用环境造成的工作条件，应用中在电路输出端不应接入大的滤波电解电容。接入这个电解有可能造成一个电路的OUT→IN端之间的‘反接’机会。

　　理论上，只要电源的输入滤波电解足够大，可以保证即使在稳压电路输入电压处于纹波‘谷点’时也可以满足电路稳压必须的最小输入压差的特定要求。电路自身具有很强的纹波抑制能力，根本没有必要在输出端接滤波电解电容。

　　接输出端的滤波电容对于电源滤波所起的作用很小，这个电容有时反而会造成意外损坏稳压器电路的特定条件。

　　不推荐在输出端接滤波电容式由于电容的‘储能作用’，电容充电后可等效为一电池，在特定的情况下，如输入电压在瞬间的短路，感性元器件产生的负脉冲或关机后输入电压下降更快时，有可能造成电路VO＞VI的电位反偏状态。在输出端接滤波电容＞20μF以后，电路调整管的反偏-5V左右。输出电容的放电过程可能在mS量级的瞬态反向击穿或损伤电路调整管，输出电容容量越大，反偏电压越高，对调整管损伤越严重直至烧毁。

　　（二）GND→IN端反偏

　　产生来源

　　在汽车类电子领域的电路应用中发生较多，如部分车型的汽车马达、点火系统等感性设备产生的约50-200mS脉宽范围的瞬态微分峰值电压可达+70V、-80V范围，5-20mS脉宽范围的可能达到+110V、-250V范围。其中的负向脉冲造成了这种反偏。（正想脉冲可能造成电路输出出现‘瞬态’过压击穿烧毁）

　　

　　保护措施

　　将反偏电压钳位在1V以内，对于负向脉冲增加Df进行抑制。

　　（三）GND→OUT端反偏

　　产生来源：

　　①来自正负输出配对应用，当正负输出的公共负载发生瞬态的短路时。

　　②电路输出存在有大的感性负荷，较大的反向电动势产生的负向脉冲。

　　③为获得高于稳压器标称值的电路输出，输出电压被Dz抬起一个固定电压值（如下图），没有保护二极管D的情况下，输出存在瞬态的短路情况。

　　

　　由于设计算短稳压器电路正常工作时，电路的公共端的电位应是最低的（绝对值），无论任何原因造成电路GND端电位高于其他两端电位的情况，即属于电路的‘反偏’状态，反偏电位的绝对值达到5V以上时，mS量级脉宽的瞬态‘反偏’就会造成内部电路的相关区域受损或烧毁。这种击穿是随机发生的现象，不同批次产品或同批次产品发生概率可能不同。

　　保护措施：

　　应将反偏电压钳位在1V以内。增加途中二极管D。