试验方案的设计

为了确定TVS管与电阻相对位置不同对接口防浪涌性能影响,选取某一产品的485端口作为试验对象.在该产品中中共选取了DBUS1D+、DBUS1D-、DBUS2D+、DBUS2D-、CLK2M+、CLK2M-、CLK8K+、CLK8K- 和CFN+、CFN-、BFN+、BFN-、OBCLK+、OBCLK-、FCLK+、FCLK- 等共十六个信号，其中，前八个信号为第一组，图2是第一组电路原理，从图中可以看到TVS管与电阻的相对位置关系，其中TVS管靠近芯片放置。

图 2、第一组电路原理

后八个信号为第二组，图3是第二组电路原理，从图中可以看到TVS管与电阻的相对位置关系，其中电阻靠近芯片放置。

图 3 第二组电路原理

       测试设备连接示意图如图4所示：

图4  测试设备连接示意图

测试步骤：

(1)  先用示波器测出并记录正常情况下的485接口工作信号波形；

(2)  将浪涌发生器设置为连续10次（正负各五次）输出1.2/50us的标准浪涌电压为一组测试，间隔60秒；

(3)  测试每组浪涌电压冲击后的485接口工作信号波形，并与正常的信号波形进行比较；

(4)  比较的结果如果一致，则提高浪涌电压继续测试，重复3，直至信号失真，记录下此时施加的浪涌电压值。

测试结果及分析

从测试数据中得出，第一组信号接口的抗浪涌电压能力比第二组信号接口要差很多。测量分析实验后的单板，发现第一组信号接口失效是由于33欧电阻损坏造成的，TVS管并没有损坏；而第二组信号接口失效则是由于TVS管击穿短路造成的，电阻并没有损坏。由此可以得出测试结论：电阻靠近芯片放置，而TVS管靠近接口放置时的防护能力较强。

从理论上看,也比较容易理解,在图5所示的情况下,TVS动作的时候I=I1+I2,  I>I1在R上会流过比TVS中更大的电流,虽然这种情况下被保护电路在一定程度上得到保护,但电阻R1却经不起大电流的考验而损坏,结果同样造成接口故障,系统故障。在图6所示的情况下,TVS动作保护有效时,TVS的阻抗很低,大部分电流I1从TVS管中流过,而在R中流过的电流I2远远小于I1更小于I，虽然这种情况下TVS要经受比图5情况更大的电流，但是TVS管与电阻相比更能经受得起大电流。这也就是试验中第一组信号接口更容易失效的原因。但是值得一提的事情，如果将电阻R的功率加大到足够大，图 5 所示的电路也能取得很好的防浪涌效果。

图 5电阻在TVS管外的电路原理图

图 6 电阻在TVS内的电路原理图

综合上述的试验结果我们得知，   以作为保护器件来抑制浪涌电流，起到限流的作用，通常串联在信号电路中。在信号线路中，电阻的使用应注意：电阻的功率应足够大，避免过电流作用下电阻发生损坏。对于以上两种（图5和图6所示）原理的浪涌保护电路，如果不考虑电阻功率的因素，可以用分压原理和阻抗失配的原理解释哪种电路更适合被保护的对象。这取决于被保护电路的输入阻抗，如果，被保护电路的输入阻抗较高（R1>>R），适合采用图5所示的保护电路，因为此时R与R1的串联并不能给限流或分压有多大的共享，并且TVS管在有效时总是以低阻的形式出现的，所以限流电阻按图5所示的连接方式连接，才能取得更好限流作用；如果，被保护电路的输入阻抗较低（R1与R相当或更小），适合采用图6所示的保护电路，因为此时， R将对TVS后一级的浪涌电压进一步分压，大大降低被保护电路两端的浪涌电压。