具理想二极管的浪涌抑制器可保护输入和输出

汽车和工业应用中的电源系统必须处理短时间的高电压浪涌、保持负载上的电压调节、同时避免敏感电路遭受危险瞬变的损坏。常用的保护方案需要使用一个串联的铁芯电感器和高值电解旁路电容器，并辅之以一个高功率瞬态电压抑制器 (TVS) 和熔丝。这种笨拙的方法需要占用大量的电路板面积资源 — 庞大的电感器和电容器常常是系统中最高的组件。即使采用了此类保护方案也不能提供针对反向输入电压或电源欠压 (这些都是汽车环境中有可能遭遇的情形) 的防护作用。出于避免遭受这些事件的损坏及保持输出电压的考虑，设计人员增设了一个隔离二极管，但这个二极管中的额外电压降会导致功率损失的增加。

LTC4364 是一款用于负载保护和输出保持的完整控制解决方案，其占板面积小巧，并免除了庞大笨重的组件和不希望有的电压降。图 1 示出了 LTC4364 的功能方框图。该器件可驱动两个背对背 N 沟道传输晶体管：其一 (图 1 中的 M1) 负责提供电压浪涌保护并保持向输出提供一个稳定的电压，而另一个 (图 1 中的 M2) 则充当用于提供反向输入保护和输出保持的理想二极管。

另外，LTC4364 还可提供针对过载和短路的保护、承受输出电压反向、在输入欠压情况下保持 MOSFET 关断、以及在输入过压情况下禁止接通或自动重试。该器件的停机模式可将电源电流减小到低至 10μA。
                   

                                                图 1：LTC4364 的简化方框图

高级浪涌抑制器可承受较高的电压并确保安全操作

图2示出了 LTC4364 的一种典型应用。在正常工作条件下，LTC4364 将浪涌抑制器 N 沟道 MOSFET (M1) 驱动至完全导通，并把理想二极管 N 沟道MOSFET (M2) 的 VDS 调节至 30mV，从而最大限度地减小了从输入电源至负载电路的电压降。当 VOUT 上升到 (VIN – 0.7V) 时，ENOUT 引脚电平走高以启动负载电路。         

                 图 2：具反向电流保护功能的浪涌抑制器可在 VIN 上承受 200V/-24V 瞬态电压

在输入电压浪涌期间，LTC4364 调节 HGATE 引脚电压，并通过 MOSFET M1 和一个阻性分压器对输出电压进行箝位，从而把 FB 引脚电压保持在 1.25V。负载电路继续运作，且电源电压仅有适度的增加 (如图 3 所示)。

                  图 3：LTC4364 将输出调节在 27V，而负载电路面对一个 92V 输入尖峰可继续运作

在电流过载的情况下，LTC4364 通过 M1 限制输出电流以把 SENSE 和 OUT 引脚两端的电压保持在 50mV (当 OUT > 2.5V 时)。对于 OUT 低于 1.5V 时的严重输出短路，电流限制检测电压将折返至 25mV 以为 MOSFET 提供额外的保护 (图 4)。
                 

                          图 4：电流限值的 2:1 折返可减小严重输出短路时的 MOSFET 应力

当出现输出限制时 (过压 [如图 5 所示] 或过流)，定时器电容器电压斜坡上升。假如这种状况持续的时间足够长以至于 TMR 引脚电压达到 1.25V，则 FAULT 引脚电平走低，以向下游电路发出"即将发生功率损失"的早期报警。在 1.35V 电压下定时器将关断 MOSFET，并在等待一个冷却间隔之后再尝试重新起动。
       

     图 5：LTC4364-2 在过压故障之后的自动重试定时器序列提供了一个非常长的冷却周期 (0.1% 占空比)

LTC4364 监视 MOSFET 两端的电压，并针对不断增加的 VCC – VOUT 成比例地缩短关断定时器间