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    欠壓、過壓以及電源負載保護

    發布時間: 2021/2/5 9:30:58 | 183 次閱讀

    假如有人將 24V 電源連接到您的 12V 電路上,將發生什么?

    倘若電源線和接地線因疏忽而反接,電路還能安然無恙嗎?


    您的應用電路是否工作于那種輸入電源會瞬變至非常高壓或甚至低于地電位的嚴酷環境中?
    即使以上類事件的發生概率很低,但只要出現任何一種就將徹底損壞電路板。
    為了隔離負電源電壓,我們慣常的做法是布設一個與電源相串聯的功率二極管或 P 溝道 MOSFET。然而——
    二極管既占用寶貴的板級空間,又會在高負載電流下消耗大量的功率;
    P 溝道 MOSFET 的功耗雖然低于串聯二極管,但 MOSFET 以及所需的驅動電路將導致成本增加。
    這兩種解決方案均犧牲了低電源操作性能,尤其是串聯二極管。而且,兩種方法都沒有提供針對過高電壓的保護——這種保護需要更多的電路,包括一個高電壓窗口比較器和充電泵。
    欠壓、過壓和電源反向保護
    LTC4365 是一款獨特的解決方案,可精巧和穩健地保護敏感電路免遭意料之外的高電源電壓或負電源電壓。LTC4365 能隔離高達 60V 的正電壓和低至 –40V 的負電壓。只有處于安全工作電源范圍之內的電壓被傳送至負載。僅需的外部有源組件是一個連接在不可預知的電源與敏感負載之間的雙路 N 溝道 MOSFET。
    圖 1 示出了一款完整的應用電路。一個阻性分壓器負責設定用于負載與 VIN 連接 / 斷接的過壓(OV)和欠壓 (UV) 跳變點。如果輸入電源漂移至該電壓窗口之外,則 LTC4365 將迅速把負載與電源斷接。
     
    圖 1:完整的 12V 汽車欠壓、過壓及電源反向保護電路
    雙路 N 溝道 MOSFET 負責在 VIN 上隔離正電壓和負電壓。在標準運作期間,LTC4365 為外部 MOSFET 的 柵極提供了增強的 8.4V。LTC4365 的有效工作范圍從低至 2.5V 到高達 34V —— OV和UV窗口可介于此范圍之內。對于大多數應用來說,無需在 VIN  上設置保護性箝位電路,從而進一步簡化電路板設計。
    準確和快速的過壓及欠壓保護
    LTC4365 中兩個準確 (±1.5%) 的比較器用于監視 VIN 上的過壓 (OV) 和欠壓 (UV) 狀況。如果輸入電壓分別升至 OV 門限以上或降至 UV 門限以下,則外部 MOSFET 的柵極將快速關斷。外部阻性分壓器允許用戶選擇一個與 VOUT 上的負載相兼容的輸入電源范圍。此外,UV 和 OV 輸入還具有非常低的漏電流 (在 100°C 時通常 <1nA),因而可在外部阻性分壓器中提供大的電流值。

    圖 2 示出了圖 1 電路中的 VIN  從 –30V 緩慢斜坡上升 至 30V 時做出的反應。UV 和 OV 門限被分別設定為 3.5V 和 18V。當電源電壓位于 3.5V 至 18V 窗口之內 時, VOUT 跟隨 VIN 。若超出該窗口時,LTC4365 將 關斷 N 溝道 MOSFET,并使 VOUT 與 VIN  斷接,即使 在VIN 為負值的情況下也不例外。


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