【導讀】便攜式電子產品極大普及，伴隨而來的是消費者對產品使用體驗要求不斷提高。為此各大廠商也都不遺余力地提升產品品質和品牌影響力，品牌概念越來越深入人心。品牌，意味著廠商需要提供給市場優質耐用、體驗性能好的高性價比產品；口碑，也意味著對市場返修率的苛刻要求。在返修案例中與充電接口直連的器件損壞占據了相當高的比例，矛頭直指“浪涌”。因此具有浪涌抑制能力的過壓保護器相繼問世并被大量使用，浪涌吸收規格從80V標準脈沖逐步上升提高到了200V標準脈沖；配合瞬變抑制二極管實現了300V甚至400V浪涌抑制。
“標配”過壓保護器件后，充電接口器件損壞比例明確得到了改善。然而，使用場景中不可能在低壓電源線對之間產生200V浪涌，但20V以上的空載電壓倒是比較常見。到底是電壓浪涌、還是高空載電壓導致了損壞呢？為什么損壞案例中往往過壓保護器和瞬變抑制二極管同時損壞？SGM40666系列過壓保護器，以40V高耐壓（限流50mA時，40V可持續10s以上）和有條件放電觸發為最大特點，會提供更有效、合理的保護嗎？
關于SGM40666系列產品
SGM40666系列（SGM40663 ~ SGM40668）設計用于便攜式電子產品充電接口，保護后端低耐壓充電IC或其它連接的電路元件。該器件集成了導通電阻僅29mΩ的通道開關和瞬變抑制泄放開關，浪涌泄放能力達+110V / -400V。過壓保護閾值可選，或利用外圍電阻設置。
其內部電路偵測輸入電壓值和變化速度，發現疑似浪涌的電壓變化時迅速啟動泄放、阻止高壓浪涌擊穿損傷被保護的后續電路。如果只是出現了電壓過高，它只斷開輸入與輸出的連接開關、阻止高壓傳遞到后續電路。輸入電壓繼續升高觸發鉗位、對輸入放電，拉低空載電壓避免擊穿。
特性
● 2.5V ~ 28V連續工作電壓
● 40V或50mA輸入鉗位（10s）
● 29mΩ導通阻抗（典型值）
● 預置過壓保護點（其他電壓點將陸續開放）
○ 6.82V（SGM40666）
○ 6.35V（SGM40667）
● 4V ~ 22V過壓保護閾值調節范圍
● +110V / -400V浪涌抑制能力
● 50ns過壓保護關斷響應
● 15ms啟動防反跳時間
● 可受控開關
● 支持OTG模式反向輸出
● 有電源正常標志輸出
● 內置軟啟動/欠壓保護/短路保護/過熱斷路保護
● -40℃ ~ +85℃工作溫度范圍
● 環保合規GREENTM WLCSP-12B封裝
WLCSP-1.17×1.63-12B
典型應用電路
國標/國際標準通用浪涌測試波形
1. 開路電壓波形（1.2μs / 50μs）
2. 短路電流波形（8μs / 20μs）
錯接、電網零線開路和缺相是導致高空載電壓原因
只有利用專用設備并且利用專門的隔離單元才能在低壓直流電源的輸出對線之間制造較高的差分浪涌。從電視、機頂盒到手機的市場實踐記錄到的空載電壓異常失供電系統的設計規范明確相關；手機、手環和手表一類小裝置記錄到錯接不同電壓源導致的損傷。
如上圖所示，在沒有零線補償變壓器的配電系統中重載相拉偏零線，導致輕載相電壓升高；更嚴重的情況發生在戶端零線與配電變壓器零線開路或者戶端零線接地不良時，不同相上的電器負載通過本地零線串聯在兩個相之間，較輕負載的電器工作在較高分壓上。這時：
Y電容耦合電壓升高，負載可見Y電容耦合來的交流電負半波。
Y電容淺擊穿導致耦合電壓升高。
電源適配器中的變壓器飽和出現高毛刺電壓，干擾PSR（一次側穩壓控制）型穩壓電源的輸出電壓偵測機制，導致二次側出現異常空載高壓。
過壓保護和瞬變抑制二極管的適用場景
過壓保護指電壓過高時利用通道開關斷開接入路徑、阻斷高壓接入。
瞬變抑制指出現浪涌性質的短暫高壓大電流時進行泄放吸收，包括穩壓二極管和可控硅開關兩個泄放模式。在穩壓管模式，當電壓升高到一定值（擊穿電壓）開始出現導通放電；一般規定在額定放電電流下電壓上升到一定限值（殘余電壓）。在可控硅模式，電壓上升到一定值（觸發電壓）迅速接通放電，電壓降低到一定值（恢復電壓）時斷開放電通道。可控硅模式的瞬變抑制器沒有高出觸發電壓很多的殘留電壓，但二極管結構的抑制器恢復電壓太低以至于在對電源保護的場合無法恢復斷開而被燒毀。因此配合電源使用的瞬變抑制二極管均為穩壓管模式。
過壓保護電路內置的浪涌吸收均為可控硅模式，但其控制電路可以把恢復電壓設計為高于其工作電壓。
無論是過壓保護電路的內置浪涌吸收電路還是穩壓管型瞬變抑制二極管，在施加超過其恢復電壓或擊穿電壓的穩定電壓時都會因持續承受較高電壓和流過大電流而被燒毀。
SGM40666系列采用了全新的保護設計，它只在出現疑似浪涌時以可控硅模式放電；不符合條件的輸入過壓以穩壓管模式放電。其穩壓電壓高于其最高工作電壓，并且在穩壓模式下可以承受40V或50mA的短時間輸入過載。
采用高功率瞬變抑制和高吸收電壓OVP后返修率降低
采用更高電壓浪涌吸收，例如從80V逐步提高到200V、400V的器件后，明確統計到相關返修數量下降。這并不能說明浪涌是造成失效的機制，反而一定程度上佐證了空載高壓的存在。高功率、高吸收電壓器件的有效體積更大、能承受的持續功率大，在空載高壓下的生存可能也會更大。空載高壓不同于電源的穩壓輸出，可利用放電鉗位。
返修機瞬變抑制二極管損傷觀察與持續過功率致損一致
引用瞬變抑制二極管的失效報告的對比圖像，可見其表現與持續燒灼過功率表現一致、與瞬時高功率導致的崩濺式樣不一致。
40V空載過壓耐受SGM40666系列OVP產品
SGM40666系列產品的40V空載電壓耐受能力領先業內同類產品30V左右的規格，可以耐受常見24V以下直流電源的誤接。產品設計中不使用TVS，或者使用較小的TVS，相比采用尺寸較大的高壓浪涌方案，實施成本有明顯的優勢。
相關產品信息
推薦閱讀：
