低功耗电压检测芯片TPS3803浪涌防护方案

本文主要是针对低功耗电压检测芯片TPS3803的浪涌防护方案，采用湖南静芯研发的TDS浪涌保护器件对芯片进行浪涌防护，保护设备免受电气系统中的浪涌电压或浪涌电流的损害，确保设备的安全性。

一、TPS3803介绍

TPS3803系列器件可为电路提供初始化和时序监控，主要用于DSP和基于处理器的系统。TPS3803G15设备有一个由内部分压器设置的固定检测阈值VIT，TPS3803−01具有可调节的SENSE输入，可以由两个外部电阻器配置。如果两个电压中的任何一个电压降至VIT以下，则置位RESET。上电期间，当电源电压 VDD高于 0.8 V时，RESET 被置位。此后，监控电路将监控 VDD或SENSE并保持RESET有效，只要保证VDD或SENSE保持在阈值电压VIT以下。一旦VDD或SENSE上升到阈值电压VIT以上，RESET就会再次置低。该产品系列专为 1.5V、3.3 V和可调电源电压而设计，采用5引脚SC-70封装，额定工作温度范围为−40°C至+85°C。

二、TDS器件介绍

TDS(平缓钳位浪涌抑制器)具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能及稳定的温度特性，可为系统提供更全面保护。当 EOS 事件来临时，瞬态电压攀升至超过集成精密触发器所设定的击穿电压（VBR）阈值，触发电路精确的开启内置泄流场效应晶体管，有效的将瞬态高压与大电流安全释放到地。由于TDS的内置泄流场效应晶体管具有极低的导通电阻，其钳位电压在额定峰值脉冲电流范围内几乎是恒定的。

在选择浪涌防护器件时，许多工程师会优先选择TVS二极管，实际上大电流TDS芯片在成本和性能、面积上比TVS更具优势。TDS器件的优势如下：

在提供相同保护的情况下，TDS耗散浪涌能量较小，能通过自身特性将过压与过流事件高效泄放到地，从而避免增加自身热损耗。

TDS器件体积小巧，结构紧凑，为硬件工程师设计高度集成型解决方案提供了更优选择。如果应用需要超过单个TDS器件所能提供的特定钳位电压， 可以将多个TDS器件串联，提供了更多的灵活性。

TDS器件的钳位电压通常比传统TVS保护设备的钳位电压低30%，减少了系统的电气应力，可以更好的保护后端IC，也为系统中的其他组件创造了更大的安全余量。

TDS器件在额定峰值脉冲电流范围内拥有几乎恒定的钳位电压。传统TVS二极管的箝位电压随着峰值脉冲电流的增加而增加，而TDS器件的钳位电压在最大峰值脉冲电流之前几乎保持不变。

TDS器件的钳位电压在工作温度范围内保持稳定，而传统TVS二极管的钳位电压随温度变化。TDS器件拥有卓越的耐用性，在工作规格内性能不会下降，仍能保证低漏电和高钳位电压。

三、应用方案

图1 应用方案

上图部分详细介绍了使用电压检测器或比较器设计二进制或数字输入模块的替代方法。这可用干互锁应用或电池监控。SENSE作为可调式感应输入端，使用工作电压为33V的浪涌抑制器ESTVS3300DRVR来防止过电压和瞬态。。

ESTVS3300DRVR是湖南静芯新推出的TDS平缓浪涌抑制器，符合IEC 61000-4-2 (ESD)规范，在 ±30kV（空气）和 ±30kV（接触）下提供瞬变保护，采用小型 DFN 2mm x 2mm x 0.68mm 6引脚封装。ESTVS3300DRVR通常用于保护工作电压为28V、33V、36V的系统。触发电压为38.7V，额定瞬态峰值脉冲电流可达50A(tp=8/20μs)，钳位电压VC为40V以内。

四、器件电气特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

Parameter	Symbol	Conditions	Min.	Typ.	Max.	Units
Reverse Stand-off Voltage	VRWM		-0.5	33	36	V
Reverse Breakdown Voltage	VBR	IT=1mAfrom VDD/IO to GND	38	38.7	39.4	V
Reverse Leakage Current	IR	VRWM=33Vfrom VDD/IO to GND		0.5	100	nA
Forward Voltage	VF	IT=1mAfrom GND to VDD/IO		0.517		V
Clamping Voltage	VC	IPP=24A; tp=8/20us		38.2	38.7	V
		IPP=35A; tp=8/20us		38.2	38.7	V
		IPP=50A; tp=8/20us		38.6	39.1	V
Dynamic Resistance	RDYN	tp=8/20us			30	mΩ
Junction Capacitance	CJ	VR=25V; f=1MHz T=25℃		113		pF

表1ESTVS3300DRVR电气特性表

五、总结与结论

TPS3803作为常用的电压检测芯片，浪涌防护十分关键。静芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想状况的ESD和EOS保护特性，可以广泛应用于USB/雷电接口、工业机器人、IO-Link接口、工业传感器、IIoT设备、可编程逻辑控制器(PLC)和以太网供电(PoE)等领域，可为系统提供更全面以及更可靠的保护。目前公司推出来ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等型号，欢迎客户前来咨询选购。

审核编辑 黄宇