槟城电子│智能手持式POS机的EOS防护

        EOS（Electrical Over Stress）电气过应力，是元器件常见的损坏原因，其表现方式是过压或者过流产生大量的热能，使元器件内部温度过高从而损坏元器件（大家常说的烧坏），是由电气系统中的脉冲导致的一种常见的损害电子器件的方式。

        由于USB接口的广泛应用，充电协议的扩展，USB接口的优势得到了新的发展空间。在现阶段，USB接口在手持式电子产品得到了广泛应用。

问题描述:

        某客户的智能手持式POS机，使用的是USB口作为整机的电源输入口，在使用过程中，经过数次带电拔插，设备就不能开机了，电源输入异常。拆机，测量USB电源两端为短路，查出为OVP芯片短路所致。由于去除了OVP器件，客户担心实际使用过程中会存在应用风险。故，提出EOS满足200V的测试要求。

原因分析:

        产品电路图如下（原电路图），该USB接口输入端有三级防护，初级是一个ESD类的防护器件，后级还有一个OVP防护器件，两级之间没有做退耦器件。查相关规格书，OVP的通流较小，为5A。前级ESD通流相对较大点，为100W，折算成8/20μs的电流，约为13A左右。

▲原电路图

        为了摸清实际各个器件的通流能力，我们做了一组原方案的摸底测试：

        拆机，去除前级的TVS后，通电后2#设备正常运行。

处理措施:

        由以上测试结果，产品基本问题摸清楚了，OVP的抗过电流能力不足，热拔插会导致短路失效，在EOS测试时，前级防护TVS只能满足70V的浪涌测试，不能满足客户提出的200V的EOS测试需求，为此，我司建议客户使用BV-FE05ZA，该器件单体可以满足EOS 280V@140A的测试要求，另一个特点是该器件的残压非常小，在IPP=100A时，其VC是小于10V的，封装体积也非常小，封装为DFN1006封装，那么，该器件在板子上实测效果又如何呢：

        通过以上的测试数据，在增加了BV-FE05ZA后，客户产品能满足EOS200V 的测试要求。

思考与启示:

        通过以上的测试、整改，我们可以了解到：

        ■ OVP芯片确实是有过电压防护功能，但选型不正确、安装位置不对会造成器件损坏，影响系统工作。该产品在设计时，存在设计的缺陷，将OVP芯片与TVS直接并联，中间没有退耦器件，属于安装位置不正确的表现。当有过电流时，没有前级的退耦器件，OVP的相对脆弱，导致损坏。

        ■ 在USB标准协议的扩展，供电电流的不断加大，由原来的500mA、800mA、1A，发展到至今24V，2A了，由于输入电流增大，热拔插产生的干扰能量也越大，对USB端口的抗干扰能力要求也就越来越高，普通的ESD器件已经不能满足现有的防护要求，所以，在电子产品的设计时，应该将相关的应力等级提高，不能局限于现有的标准中。为应对这些新兴的、特殊的应用场合，我司推出的BV-FE05ZA能完美的解决这个问题。