过压保护器件需要修改电路讨论两种类似应用解决方案:增大电路的最大输入电压增加一个电阻和齐纳二极管,用来对IN 的电压进行箝位利用输出端电容储能引言MAX6495–MAX6499/MAX6397/MAX6398 过压保护(OVP)器件用于保护后续电路免受甩负载或瞬间高压的破坏。器件通过控制外部串联在电源线上的n 沟道MOSFET 实现。当电压超过用户设置的过压门限时,低MOSFET 的栅极,MOSFET 关断,将负载与输入电源断开。过压保护(OVP)器件数据资料中提供的典型电路可以满足大多数应用的需求(图1)。然而,有些应用需要对基本电路进行适当修改。本文讨论了两种类似应用:增大电路的最大输入电压,在过压情况发生时利用输出电容存储能量。

图1. 过压保护的基本电路

过压短路保护电路图(经典过压保护电路)(1)

增加电路的最大输入电压虽然图1 电路能够工作在72V 瞬态电压,但有些应用需要更高的保护。因此,如何提高OVP器件的最大输入电压是一件有意义的事情。图2 所示电路增加了一个电阻和齐纳二极管,用来对IN 的电压进行箝位。如果增加一个三极管缓冲器(图3),就可以降低对并联稳压器电流的需求,但也提高了设计成本。

过压短路保护电路图(经典过压保护电路)(2)

图3. 通过三极管缓冲器增大输入电压的过压保护电路齐纳二极管的选择,要求避免在正常工作时消耗过多的功率,并可承受高于输入电压最大值的电压。此外,齐纳二极管的击穿电压必须小于OVP 的最大工作电压(72V),击穿时齐纳二极管电流最大。串联电阻(R3)既要足够大,以限制过压时齐纳二极管的功耗,又要足够小,在最小输入电压时能够维持OVP 器件正常工作。图2 中电阻R3 的阻值根据以下数据计算:齐纳二极管D1 的击穿电压为54V;过压时峰值为150V,齐纳二极管的功率小于3W。根据这些数据要求,齐纳二极管流过的最大电流为:3W/54V = 56mA 根据这个电流,R3 的下限为:(150V -

54V)/56mA = 1.7kΩR3 的峰值功耗为:(56mA)2 ×1.7kΩ= 5.3W 如果选择比5.3W对应电阻更小的阻值,则会在电阻和齐纳二极管上引起相当大的功率消耗。为了计算电阻R3 的上限,必须了解供电电压的最小值。保MAX6495 正常工作的最小输入电压为5.5V。例如,假设供电电压的最小值为6V,正常工作时R3 的最大压降为500mV。由于MAX6495的工作电流为150μA (最大),相应电阻的最大值为:500mV/150μA = 3.3kΩ图2 中的R3 设置为2kΩ,可以保证供电电压略小于6V 时OVP 器件仍可以正常工作。注意,发生过压故障时,R3 和D1 (图2)需要耗散相当大的功率。如果过压条件持续时间较长(如:几十毫秒以上),图3 所示电路或许更能胜任应用的要求。图中射极跟随器通过降低从R3 与D1节点抽取的电流大大增加R3 所允许的最大值。以β值为100 的三极管为例,此时150μA的器件工作电流变成1.5μA。这种情况下,不能忽略5μA 的二极管反向漏电流。R3 为10kΩ,因此,由于漏电流在R3 上产生的压降会达到50mV。在IN 和GND 间使用一个1μF(最小值)的陶瓷电容。确保器件的电压范围满足输入电压的要求,须注意MOSFET 的VDS_MAX 额定值。

利用输出端电容储能发生过压时,典型应用电路能够对输出电容自动放电,以保护下游电路(图4),有些应用需要利用输出电容储存能量,并且能够在瞬间高压的条件下继续维持下游电路的供电,利用图5 电路可以达到这一目的。

过压短路保护电路图(经典过压保护电路)(3)

图4. 典型的限压电路提供输出电容放电通道MAX6495–MAX6499/MAX6397/MAX6398通过内部100mA 的电流源(见图4)连接到GATE 输出,以对栅极电容和输出电容放电。电流源先对GATE 放电(电流I1,绿色箭头),直到GATE 的电压等于OUTFB 电压,然后断开FET,

电流源继续降低GATE 电压,最后,直到内部的箝位二极管变为正向偏置,对输出电容放电(电流I2,红色箭头)。

过压短路保护电路图(经典过压保护电路)(4)

图5. 带有输出电容储能功能的过压限制电路如果OUTFB 没有连接,则断开了通过箝位二极管放电的通路,不再对输出电容放电。然而,MOSFET 的栅极就不再有保护箝位二极管,VGS_MAX 有可能超出额定值。在MOSFET 源极和栅极之间增加一个外部箝位二极管(图5 中的D1)可重新建立输出

,