如何安装MAX44211输出保护

当负载断开和连接时，从电源线返回到线路驱动器输出的不需要的瞬变和耦合电路产生的反电动势，反之亦然，会产生不需要的过电压条件。当线路驱动器输出从高阻抗状态切换到低阻抗状态时，如果在断开时有明显的电流流动，也会产生反电动势。MAX44211电力线通信驱动器通常面向电力线放置，两者之间有隔离级。在这种过应力情况下，需要外部保护来保护MAX44211和下游电路。

内部ESD夹紧结构存在于MAX44211内部(见图1)，以保护部件免受ESD或亚微秒事件的影响。当应用程序有危险，这些事件可能经常发生，并相对较长时间，建议有外部保护电路。未能容纳输出保护可能导致输出过度压力(OUT+/ OUT-)，并最终损坏部分。

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

ESD夹紧保护内部结构如图1所示。

输出的绝对最大额定值

OUT+， OUT-到地:V(地)- 0.3V到(V(AVDD) + 0.3V)

内部ESD保护二极管为pn结二极管。为了防止在整个工作温度范围内正常传导，这些二极管的正向偏置不应超过300mV。在这个水平上，通过内部pn二极管的泄漏仍然可以忽略不计。在室温和大约0.6V至0.7V下，二极管的正向电流增加。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。

根据jedec JESD22-A114标准，MAX44211的ESD保护设计可承受约±2.5kV的脉冲，持续150ns。在任何情况下，试图将输出暴露在超过绝对最大额定值的更高电压下超过150ns被认为违反了abs max。输出保护结构如图2所示。

浪涌试验和准直流试验

为了了解内部输出箝位二极管的特性，进行了浪涌试验和准直流试验。与准直流测试相比，浪涌测试在较短的时间内施加过电压条件，因此预计浪涌测试将通过二极管携带更多电流。试验分别在+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一个独立的二极管。该脉冲呈三角形(t(R) ~1.5µs)，持续时间~100µs。图3显示了浪涌试验特性。

Quasi-DC测试

对于准直流测试，采用Keithley 2410源计对独立二极管进行准直流测试。该脉冲呈梯形(t(R) ~10µs)，持续时间~350µs。

浪涌和准直流试验的观察结果

1. 内部箝位二极管D(A)在+25°C时携带0.78V的1mA(在导通膝区域)，在+85°C时携带0.7V。

2. 内部箝位二极管D(B)在+25°C时携带0.7V的1mA(在导通膝区域)，在+85°C时携带0.55V。

3. 由于微小的内部结构差异，D(A)(阳极信号到阴极交流地)和D(B)(阴极信号到阳极交流地)的行为是不对称的。

4. 箝位二极管D(B)(阴极信号到阳极交流地)可以比D(A)承受更大的电流。

5. 在较低的温度下，如-20°C或-40°C，内部二极管的钳位行为将处于较高的电压。

外部保护方案

表1显示了组件信息。对于Z1和Z2使用齐纳二极管而不是标准TVS转吸器是首选的，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能很好地控制，并且随着时间的推移而老化。齐纳二极管提供了一个明确的箝位电压。双向操作是通过使用齐纳二极管背靠背配置实现的。

Z3的作用是将V(DD)到GND的电压箝位到24V。D1:D4和Z2和Z3在过电压应力的情况下提供额外的防御。D1:D4旁路故障电流到供电平面，Z1 - Z2组合旁路故障电流到输出走线并返回到电源线，从而保护OUT+和OUT-输出。背对背齐纳二极管的预期箝位电压= 14V + 0.7V = 14.7V。

测试描述

V(DD)设置为15V恒定。V(TEST)离散地从0到16V，以观察齐纳钳何时启动和肖特基何时打开。确保V(TEST)信号“ON”1-2秒后关闭，并在“ON”状态下进行观察。这样做是为了确保持续的功率耗散可以忽略不计。测试在-30°C、+25°C和+60°C下进行。

当V(TEST)信号超过15V时，齐纳箝位二极管上的电流呈指数级上升，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。因此，上述保护功能仅用于瞬时而非连续目的，如在电力线瞬态事件期间所期望的那样。

外部保护方案观察

1. 当外部肖特基二极管打开时，流向AVDD的电流试图将AVDD电压拉得更接近信号电压。

2. 齐纳背靠背夹子是第一道防线。它们在肖特基二极管打开之前先打开。

3. 在相同的测试条件下，肖特基钳位电压在高温下较小，在低温下较大。

4. 如图所示，V(CLAMP)或齐纳钳位电压跟踪接近温度。

5. 通过以上观察，我们可以推断:




1. 两层保护层打开，并确保内部二极管不打开。

2. 即使在事件内部二极管打开(短暂)，大部分电流被绕过通过肖特基和齐纳钳，从而保护线路驱动器的内部二极管。从准直流试验中可以观察到内钳的特性。