经典过压保护电路.doc

经典过压保护电路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，拉低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图 2. 增大最大输入电压的过压保护电路图 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 = 1.7kΩ R3 的峰值功耗为： (56mA)2 × 1.7k Ω = 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证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) 。

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。