TVS浪湧測試比較報告-XX-033P 系列 與 RClamp03354P 系統防護能力對比

一、測試目的

• 模擬實際應用中客戶端遭遇之損壞情境，並評估替代方案之可行性。
• 收集 VBR (breakdown voltage)／IR (漏電流) 曲線確認元件是否存在異常。
• 驗證元件在浪湧條件下之表現，包含浪湧波形觸發、導通電壓差異，並比較不同 TVS 元件的浪湧防護表現，觀察其導通電壓、峰值電壓及鉗位電壓差異。

二、測試條件與方法

• 測試對象

• XX-033P 系列（因客戶反映該元件於實際應用中保護效果不佳，疑似導致 PHY 損毀，故本次測試針對新樣品與退回之元件進行比對分析，以確認其 VBR／IR 特性及浪湧保護能力。針對退回樣品，亦進一步驗證其是否已遭破壞，藉以評估該元件在實際系統中之保護效能與可靠性。）

• RClamp03354P（與 XX-033P 系列進行對比測試，以確認 RClamp03354P 是否具備更佳的保護效)

   

• 兩個元件功能ㄧ樣，但是內部架構有所差異

   

• XX-033P

• RClamp03354P

三、測試退回樣品( 分析異常板端之XX-033P)

•  量測重點
  • 導通電壓（Turn-on Voltage）
  • 漏電流（IR）
  • 鉗位電壓（Clamping Voltage）
  • 系統輸出狀態（視訊 PHY 是否異常）
• 測試結果
  • 透過導通電壓與漏電流測試，確認退回樣品各 Pin 電氣特性均落在合理範圍內，未見異常損壞情形，整體功能判定為正常。

四、單體測試

• 測試條件
  • 採用 8/20 µs 浪湧波形 進行測試
  • 施加電壓逐級上升，觀察 系統功能變化 與 TVS 行為特性

1. XX-033P

• TVS 於12V 尚未觸發，可以看到完整的8/20us 波形(黃色曲線)，無電流反應(藍色曲線)

• TVS 於12.5V 觸發，可以看到8/20us 波形被箝制(黃色曲線)，TVS導通因此電流產生(藍色曲線)

• 特性觀察：
  • 如下圖，實測12.5V 與Clamping 電壓約 11.5V （5A, 8/20µs，datasheet 定義）接近。
  • 12V_OFF → 12.5V_ON：必須等到 ~12.5V 才導通。

2. RClamp03354P

• 下圖為測試現象
• TVS 於9.04V 尚未觸發

• TVS 於9.2V 觸發

• TVS 於板子上擺設的位子

五、TVS＋主板測試

1. XX-033P 系列

• 測試電壓到達10.9V：
  • 螢幕已無影像輸出，但 PHY 阻抗仍顯示正常，應 PHY 內部已有部分損壞。
  • 測試的Surge clamping voltage 如下，可以看到10.9V 峰值的電壓(黃色曲線)，是完整的Surge波形，並沒有動作出現Clamping 的現象，TVS雖未開始動作但已有電流(黃色曲線)，在TVS尚未動作而出現有1.38A的電流代表 PHY 已完全承受電流此時螢幕無影像輸出，代表 PHY 於 10.9V 已經無法承受。

• 測試電壓到達12V：
  • PHY 阻抗下降，顯示受浪湧破壞。
  • TVS 無箝位功能出現。
  • 此元件對於 PHY的保護效果明顯不足。在較低浪湧條件下(11V)，系統即出現功能異常，12V 確定完全損壞。

2. RClamp03354P

• 測試電壓到達12V：
  • 螢幕影像輸出正常，PHY 阻抗仍顯示正常。
  • 測試的Surge clamping voltage 如下，可以看到Rclamp03354P在9.12V就動作，因此當輸入電壓到達12V，clamping voltage 只有9.12V，遠低於11V破壞電壓。

• 測試電壓到達22V：
  • 螢幕影像輸出正常，PHY 阻抗仍顯示正常。
  • 測試的Surge clamping voltage 如下，可以看到Rclamp03354P在9.2V就動作，因此當輸入電壓到達22V，clamping voltage 只有9.12V，遠低於11V破壞電壓，也可以看到電流已有8.08A，比上圖3.92A還高，但是clamping voltage並沒有增加。

• 特性觀察：
  • 觸發電壓約 9.12V。
  • Clamping 電壓約 7V（10A, 8/20µs，datasheet 定義）。
  • 在更高浪湧壓力下，系統依舊維持正常。

六、比較分析

七、結論與建議

• XX-033P 系列 其觸發電壓較高，浪湧能力相對不足，導致在 11V~12V 條件下系統即出現異常。
• RClamp03354P 具備更低的觸發電壓與更強的浪湧承受力，能更早啟動保護機制，並在 22V 條件下仍維持系統功能正常。

• 在應對 不可預期的 Hot-plug 浪湧電壓 時，RClamp03354P 能顯著降低 PHY 失效風險，提升整體系統可靠性。

   

建議：

• 將 RClamp03354P 視為優先替代方案，取代 XX-033P 系列。
• 未來在高速介面設計中，可優先選用具備 低觸發電壓 + 高浪湧能力 的方案，以確保產品長期穩定。

FAQ

題目 1

問： 在電路板設計中，為什麼TVS二極體要盡量靠近連接器腳位放置？

題目 2

問： 在實際應用中，為什麼有些電源線（如12V電源）會選擇TVS的「反向截止電壓（VRWM）」略高於系統電壓？
答：
如果VRWM選得太低，TVS在正常工作電壓下會有漏電流或提前導通，造成功耗與系統誤判。略高於工作電壓能避免誤導通，同時在瞬間突波時仍能快速響應，達到「正常不干擾、突波即動作」的設計平衡。

題目 3

問： ESD測試中若發現TVS沒有導通，但IC仍受損，可能有哪些原因？
答：

1. TVS反應速度不夠快，突波已進入IC。
2. PCB佈線電感過大，導致TVS未能有效吸收能量。
3. TVS封裝功率不足，遭到部分擊穿。
4. ESD路徑未完整回地，ESD電流改走IC內部路徑。
   → 應檢查TVS選型、佈局與接地品質。

題目 4

問： 為什麼在 Type-C 介面設計中，有時候會同時使用 TVS 與共模濾波器（Common Mode Filter）？
答：
TVS 與共模濾波器保護目的不同。

• TVS 用於吸收突波與 ESD，保護電壓過高的瞬間事件。
• 共模濾波器則用於抑制高頻共模雜訊，改善 EMI/EMC。
  兩者並用可兼顧 靜電保護 + 訊號完整度，通常 TVS 會放在連接器端最前面，共模濾波器放在其後方靠近控制IC，以達最佳保護與訊號品質平衡。

題目 5

問： 為什麼有些設計在電源端與訊號端會選用不同類型的 TVS？
答：
電源線通常承受較大浪湧電流，重視能量吸收能力（Ipp），因此會選用 功率型 TVS。
訊號線則著重低電容、低漏電與高速反應，因此使用 低電容 ESD Diode。
兩者雖同為 TVS，但設計重點完全不同，一般不建議互換使用。