三端稳压管反向击穿情况及分析与防护措施

三端稳压管的反向击穿、分析和保护措施

目录
（一）OUT→IN端反偏
（二）GND→IN端反偏
（三）GND→OUT端反偏
（四）Adj→OUT端反偏

三端稳压管是一种电阻高的半导体装置，直到临界反向击穿电压。当稳压管反向击穿时，端电压几乎保持不变，表现出稳压特性，广泛应用于稳压电源和限幅电路中。
简要描述和分析了应用电路在特定条件下产生的瞬态反偏状态和击穿机制，以消除人为不当造成的电路反偏情况：

（一）OUT→IN端反偏

产生来源：
①电池负载时的充电应用，断电时电池没有脱离电路输出端。
②如果电路输入具有较大的负向脉冲，则电路输入具有较大的感性负荷。
③电路输出端接入大滤波电解电容器。(反接击穿较多)

保护措施：
在电路I-O增加二极管之间的保护Di，将I-O反偏电压钳位1V以内。
三端稳压器反向击穿分析

机理分析：
只要不是稳压电路输出应用环境造成的工作条件，就不应在电路输出端接入大滤波电解电容。接入此电解可能会导致电路OUT→IN端之间的反接机会。

理论上，只要电源的输入滤波电解足够大，即使稳压电路的输入电压处于纹波的谷点，也能满足电路稳压所需最小输入压差的具体要求。电路本身具有很强的纹波抑制能力，在输出端无需连接滤波电解电容。

连接到输出端的滤波器电容器对电源滤波器的影响很小，有时会对稳压器电路的特定条件造成意外损坏。

不建议在输出端连接滤波器电容器。由于电容器的储能效应，电容器充电后可等效为电池。在特定情况下，如果输入电压在瞬时短路，当感应元件产生的负脉冲或关闭后输入电压下降较快时，可能会导致电路VO＞VI电位反偏。输出端滤波电容>20μF之后，电路调节管的反偏-5V左右。输出电容的放电过程可能在mS量级瞬态反向击穿或损坏电路调节管，输出容量越大，反偏电压越高，对调节管损坏越严重，直至烧坏。

附带建议：
50Hz应用市电整流滤波器时，CD值为每1A负载电流取2000μf范围，否则输入纹波可能更大。当稳压电路的输入电压很低时，可能会导致（Vi-Vo）低于电路工作时允许的最小压差（Vi-Vo）min，电路瞬间脱离稳压控制。

当电路脱离稳压状态时，输出不等于跟踪输入变化。在(Vi-Vo)≥(Vi-Vo)min当输出电压稳定在路上时Vo段，在(Vi-Vo)＜(Vi-Vo)min当时，由于电路脱离稳压状态，输入的纹波电压几乎完全镜像到电路输出。此时，稳压电路的纹波抑制比功能不起作用，电路稳压特性差或电路无法稳压。如下图中Vo稳压时的值，Vo用直流电压表测量的平均值，Vd输入像到输出的输入谷点电压。

（二）GND→IN端反偏

产生来源：
汽车电子领域的电路应用较多，如部分车型的汽车电机、点火系统等感应设备产生的约50-200mS脉宽范围内的瞬态微分峰值电压可达 70V、-80V范围，5-20mS脉宽范围脉宽范围 110V、-250V范围。负向脉冲导致这种反偏。(正如脉冲可能导致电路输出瞬态过压击穿烧毁)

保护措施：
将反偏电压钳于1V以内，对于负向脉冲增加Df进行抑制。

（三）GND→OUT端反偏

产生来源：
①当正负输出的公共负载发生瞬态短路时，来自正负输出配对应用。
②电路输出存在有大的感性负荷，较大的反向电动势产生的负向脉冲。
③输出电压被用于获得高于稳压器标称值的电路输出Dz提升固定电压值(如下图所示)，输出在不保护二极管D的情况下短路。

由于设计计算短稳压器电路正常运行时，电路公共端的电位应为最低（绝对值），无论任何原因如何GND当端电位高于其他两端电位时，属于电路的反偏差状态，反偏差电位的绝对值为5V以上时，mS量级脉宽的瞬态‘反偏’会损坏或烧毁内部电路的相关区域。这种击穿是随机发生的，不同批次或同批次产品的概率可能不同。

保护措施：
反偏电压钳应位于1V内部。在途中增加二极管。D。

（四）Adj→OUT端反偏

产生来源：
从可调系列电路的典型应用电路图可以看出，应用程序中的调整端Adj电位应始终低于输出端OUT电位，参考OUT就端电位而言Vadj=VREF=-1.25V。

在输出电压取样回路中，VR2=Vadj=VO-VREF=VO-1.25V≈VO，可以看出，在可调系列电路读书处的取样电路中，几乎所有的电压都降低调电阻R2上。因此、VC3=VR2≈VO。

产生VO-ADJ端‘反接’的原因:
在可调系列电路中，输出下取样电阻的两端并联10μ~47μ输出纹波抑制电解C3，这个C3确实可以降低输出纹波电压(注:纹波参数测试时，对C3的容量也有具体要求)。但是因为有VC3=VR2≈VO的存在，接入这个电解也创造了一个ADJ→VO端之间的电路反接机会。

从内部电路的局部电路图可以看出，在VO-Adj当端的反偏足够大时，Q17的EB结可能会因为电压反偏而被击穿，但足以燃烧和阻力R14相关电阻体，10~20μm宽铝导线层、导线孔等局部电路部分。当设备的输出电压无法调整时，电路已经失效。

这种击穿是由三极管造成的BVEBO它很低（不妨用分立器件的三极管进行测量）。从图中可以看出，连接Adj端的C三是调整电流Iadj但是C充电后没有低阻放电通路。若在应用中设置点VO较高，由于VC3≈VO，必然有C3两端的电压VC3也很高。如这时出现VO≈0时的瞬间短路状态必然导致Adj→VO端部反偏击穿，C3储存的能量通过调整端内部电路反向放电(放电通路用虚线表示)。

在C3＞10μF、VC3＞5V以后，仅需mS量级瞬态可能会烧伤稳压器调整端内部的局部电路。由于燃烧所需的能量很小，显微镜下的燃烧痕迹通常只有20个μm×20μm范围以内。

保护措施：
在典型应用电路图中增加反向钳位二极管DO。

防止试验中电路样品异常损坏：

对于正压可调系列电路，使用前应明确测试仪器必须有反向钳位二极管DO存在。

原因很简单：对于可调系列金属封装电路，金属外壳的装配孔为第三引出端，并定义为电路的输出端。测试样品时，首先接触插座的必须是插入孔中的1脚和2脚，即输入端和调整端。一旦插入1脚和2脚，电源将立即调整电流Iadj对接在C3充电。如设定的VC3较高、最后接触插座的输出端可能存在短路的条件时（可参考下方C-V图的△t在测试过程中，烧伤稳压器可以调整内部局部电路。声明:测试后电路样品故障不是个案。

三端稳压管内部电路图

KIA半导体MOS管道具有较大的核心竞争力，是开关电源制造商的最佳选择。KIA半导体 MOS管道制造商主要研发、生产经营：现场效应管理（MOS管）、COOL MOS(超结场效应管)、三端稳压管、快速恢复二极管；广泛应用于逆变器、锂电池保护板、电动汽车控制器HID车灯、LED灯、无刷电机、矿机电源、工业电源、适配器3D打印机等领域报价、技术支持等领域，技术人员有什么问题可以帮助解决！需要或想知道的话可以扣288019519