三端穩(wěn)壓器反向擊穿分析

　　三端穩(wěn)壓管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件。穩(wěn)壓管在反向擊穿時，在一定的電流范圍內(nèi)（或者說在一定功率損耗范圍內(nèi)），端電壓幾乎不變，表現(xiàn)出穩(wěn)壓特性，因而廣泛應(yīng)用于穩(wěn)壓電源與限幅電路之中。

　　排除人為不當造成的電路出現(xiàn)反偏情況，常見的由應(yīng)用電路在特定條件下產(chǎn)生的‘瞬態(tài)’反偏狀態(tài)及擊穿機理進行簡要的描述和分析：

　　（一）OUT→IN端反偏

　　產(chǎn)生來源：

　　①負載時對電池類的充電應(yīng)用，斷電時電池并未脫離電路輸出端。

　　②電路輸入存在有大的負向脈沖，如果電路輸入同時存在較大的感性負荷的反電動勢。

　　③電路輸出端接入大的濾波電解電容。（發(fā)生較多的反接擊穿情況）

　　保護措施：

　　在電路I-O端之間增加保護二極管Di，將I-O反偏電壓鉗位在1V以內(nèi)。

　　機理分析：

　　只要不是穩(wěn)壓電路輸出應(yīng)用環(huán)境造成的工作條件，應(yīng)用中在電路輸出端不應(yīng)接入大的濾波電解電容。接入這個電解有可能造成一個電路的OUT→IN端之間的‘反接’機會。

　　理論上，只要電源的輸入濾波電解足夠大，可以保證即使在穩(wěn)壓電路輸入電壓處于紋波‘谷點’時也可以滿足電路穩(wěn)壓必須的最小輸入壓差的特定要求。電路自身具有很強的紋波抑制能力，根本沒有必要在輸出端接濾波電解電容。

　　接輸出端的濾波電容對于電源濾波所起的作用很小，這個電容有時反而會造成意外損壞穩(wěn)壓器電路的特定條件。

　　不推薦在輸出端接濾波電容式由于電容的‘儲能作用’，電容充電后可等效為一電池，在特定的情況下，如輸入電壓在瞬間的短路，感性元器件產(chǎn)生的負脈沖或關(guān)機后輸入電壓下降更快時，有可能造成電路VO＞VI的電位反偏狀態(tài)。在輸出端接濾波電容＞20μF以后，電路調(diào)整管的反偏-5V左右。輸出電容的放電過程可能在mS量級的瞬態(tài)反向擊穿或損傷電路調(diào)整管，輸出電容容量越大，反偏電壓越高，對調(diào)整管損傷越嚴重直至燒毀。

　　（二）GND→IN端反偏

　　產(chǎn)生來源

　　在汽車類電子領(lǐng)域的電路應(yīng)用中發(fā)生較多，如部分車型的汽車馬達、點火系統(tǒng)等感性設(shè)備產(chǎn)生的約50-200mS脈寬范圍的瞬態(tài)微分峰值電壓可達+70V、-80V范圍，5-20mS脈寬范圍的可能達到+110V、-250V范圍。其中的負向脈沖造成了這種反偏。（正想脈沖可能造成電路輸出出現(xiàn)‘瞬態(tài)’過壓擊穿燒毀）

　　保護措施

　　將反偏電壓鉗位在1V以內(nèi)，對于負向脈沖增加Df進行抑制。

　　（三）GND→OUT端反偏

　　產(chǎn)生來源：

　　①來自正負輸出配對應(yīng)用，當正負輸出的公共負載發(fā)生瞬態(tài)的短路時。

　　②電路輸出存在有大的感性負荷，較大的反向電動勢產(chǎn)生的負向脈沖。

　　③為獲得高于穩(wěn)壓器標稱值的電路輸出，輸出電壓被Dz抬起一個固定電壓值（如下圖），沒有保護二極管D的情況下，輸出存在瞬態(tài)的短路情況。

　　由于設(shè)計算短穩(wěn)壓器電路正常工作時，電路的公共端的電位應(yīng)是最低的（絕對值），無論任何原因造成電路GND端電位高于其他兩端電位的情況，即屬于電路的‘反偏’狀態(tài)，反偏電位的絕對值達到5V以上時，mS量級脈寬的瞬態(tài)‘反偏’就會造成內(nèi)部電路的相關(guān)區(qū)域受損或燒毀。這種擊穿是隨機發(fā)生的現(xiàn)象，不同批次產(chǎn)品或同批次產(chǎn)品發(fā)生概率可能不同。

　　保護措施：

　　應(yīng)將反偏電壓鉗位在1V以內(nèi)。增加途中二極管D。