手機USB充電面臨的綠色挑戰
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最危險的是經常發生的閃電浪涌。因為閃電在輸電線上引起的浪涌電壓不只是在很少發生的房屋直接遭受雷擊時才會感應到。事實上，每次閃電擊中電源線或僅僅擊中電源線附近的大地時，都會在(掩埋的)地線上產生增壓。這個波(電壓和電流)會通過電源線快速傳播，并穿過中心電站中的各個保護設備，甚至家庭的分電箱。然后，一個殘留的浪涌電壓會直接傳送到插著手機的電源插座上。
這個殘留浪涌電壓被表征為與雷擊波形相關的尖峰di/dt。大量實驗和測量已經將這樣的浪涌電流模型化為下面的波形，在IEC61000-4-5中被定義為8/20μs脈沖。
在電流峰值的10%和90%之間的電流上升時間被規定為8μs，電流在20μs以后必須減小到峰值的一半。
對設計使用低電壓和低電流工作的電子設備來說這種過電流確實非常危險。一個好的保護裝置必須能夠通過地(GND)吸收掉這個過電流，并保持一個低的箝位電壓，從而保護充電電路不受損壞。
這種浪涌電壓比ESD浪涌更加強大，對設計師來說是一個更艱巨的挑戰。
在法國(55萬平方公里)，每年有100萬次雷擊擊中大地!因此這種現象并不是意外。即使雷電擊中房屋的概率很小，但一年內擊中房屋周圍幾公里內的一棵樹或地面的概率接近100%。
家用電器不太容易遭受這些浪涌的侵害，但電子設備卻很容易。計算機、電視機等家電在設計時就考慮到了要插入輸電線，因此都有完善的保護。其他便攜式設備則采用帶有合適保護裝置的專用充電器，或通過可拆裝電池供電。但是，如果一個通用充電器出于成本原因不能有效防止這種浪涌電壓，那么手機就很容易在充電時受損。
由于工業事件或中高壓電源線上的開關動作而引起的浪涌電壓，也可以模型化為8/20μs波形，但峰值電流會低一些。它們發生的概率也是很高的。
第二個挑戰是保護器件上的功耗。能夠保護設備免受8/20μs之類浪涌電壓傷害的TVS二極管到處都有，但它們的漏電流可能高達20μA。通過一個很簡單的計算可以發現，對于一個擁有1,000mAh的電池和400小時待機時間的手機來說，在偏置線上增加這樣一個器件將使待機時間縮短大約1%!
解決方案建議
設計師要在保護器件微型化、浪涌電壓下的效率，以及功耗之間做出艱難的權衡。
圖2是手機的一個典型拓撲例子，它在上述三個參數之間提供了可接受的折衷方案：
F2：USB的VBUS線采用的保護拓撲例子
如果出于任何理由，將TVS二極管連接到VBAT或另外一條永久偏置線，那么TVS二極管的漏電流必須非常低。這種解決方案的漏電流為0.5μA時可以滿足便攜式設備的要求。
最后，解決方案的占位面積必須非常小，以便在已經集成了許多功能和許多芯片的PCB上得以實現。ESDA8V2-1MX2采用1.0mmx1.45mm的微型QFN封裝，最大厚度只有0.6mm。(end)
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