129
本文主要是针对电流环路变送器XTR11x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、XTR11x介绍
XTR115 和 XTR116 (XTR11x) 是精密电流输出转换器，设计用于通过业界通用电流环路传输模拟 4mA 至 20mA 信号。器件能提供精确的电流调节和输出电流限制功能。 片上稳压器 (5V) 可用于为外部电路供电。精密片上 VREF（XTR115 为 2.5V，XTR116 为 4.096V）可用于激励传感器或使其偏移。电流回路引脚 (IRET) 可检测外部电路中使用的任何电流，以精确控制输出电流。XTR11x是使用4mA至20mA电流传输的智能传感器的基本构建块。
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
XTR11x的低顺从电压额定值 （7.5 V） 允许使用各种电压保护方法，而不会影响工作范围。图1显示了一个二极管电桥电路，即使电压连接线接反，该电路也允许正常工作。该桥在环路电源电压中会导致两个二极管压降（约 1.4 V）损耗。这种损耗导致顺从电压约为 9 V，对于大多数应用来说都是令人满意的。二极管可以与环路电源电压和 V 引脚串联插入，以防止环路电源电压损失仅为 0.7V 的反向输出连接线路。
与电流变送器的远程连接有时会受到电压浪涌的影响。最佳做法是将施加到 XTR11x 的最大浪涌电压限制在尽可能低的范围内。为此，使用工作电压为33V的浪涌抑制器ESTVS3300DRVR将输入电压钳位至40V以下，以获得最佳保护。
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，可在±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，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
表1 ESTVS3300DRVR电气特性表
五、总结与结论
XTR11x作为常用的电流环路变送器，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。
