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具理想二极管的浪涌抑制器可保护输入和输出

时间:08-09 来源:凌力尔特公司混合信号产品设计工程师侯治中 点击:

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隔。这样,高应力输出短路过程的持续时间间隔要比短暂的轻微过载更短,因而有助于确保 MOSFET 在其安全工作区之内运作。

在过压或过流情况下,LTC4364 具有一个非常低的再起动占空比 (约为 0.1%),从而可确保 MOSFET 在因故障而被关断之后先冷却,然后再重新起动。图 5 示出了 LTC4364-2 在一个过压故障之后的自动重试定时器序列。

LTC4364 的一个重要特性是:可在输入电源和 VCC 引脚之间布设一个电流限制器件,例如一个电阻器 (图 2 中的 R4)。现在,VCC 引脚上的电源瞬变可利用一个电容器 (图 2 中的 C1) 进行滤波或由一个齐纳二极管 (图 2 中的 D1) 进行箝位。如果选择了一个正确的 MOSFET M1,那么该方案将能承受远远高于 100V 的电源瞬变。图 2 中的电路可耐受高达 200V 的电源瞬变。


输入电压监视可避免发生不想要的接通

LTC4364 采用 UV 引脚来检测输入欠压状况 (例如:低电池电量),并在 UV 引脚电压低于 1.25V 时使 MOSFET 保持关断。另外,LTC4364 还监视输入过压状况并把 MOSFET 保持在关断状态,以在发生某种输出故障情况之后执行启动或再起动操作。

在上电时,如果 OV 引脚电压在 100μs 的上电复位延迟结束之前 (或 UV 引脚电压升至 1.25V 以上之前) 高于 1.25V,则 MOSFET 将保持关断,直到 OV 引脚电压降至 1.25V 以下为止。该特性可避免当电路板插入一个过压电源时执行启动操作,借助的方法是采用两个分离的阻性分压器以及用于 OV 和 UV 引脚的合适滤波电容器 (图 6)。
 

                            

                           图 6:可对输入 UV 和 OV 监视器进行配置以阻止在过压情况下启动

启动之后,在正常情况下后续的输入过压条件并不会关断 MOSFET,而是将在某种输出故障之后阻止执行自动重试操作。在某个故障之后,如果 OV 引脚电压在冷却定时器周期结束时高于 1.25V,则 MOSFET 将保持关断状态,直到输入过压情况被清除为止。


理想二极管可利用微小的电压降提供针对反向输入和欠压的保护

为提供反向输入保护,在电子系统的电源通路中常常安置一个肖特基隔离二极管。这个二极管不仅消耗功率,而且还降低了可提供给负载电路的工作电压,而在采用低输入电压时这一点特别明显 (比如:汽车冷车发动情况)。通过采用 DGATE 引脚来驱动第二个反向连接的 MOSFET (图 2 中的 M2),LTC4364 去除了传统的肖特基隔离二极管及其所引起的电压和功率损失。

在正常操作条件下,LTC4364 将正向压降 (M2 的 VDS) 调节至仅为 30mV。倘若负载电流足够大而产生了超过 30mV 的正向压降,则 M2 被驱动至完全导通,而且其 VDS 等于 RDS(ON)·ILOAD。

当发生输入短路或电源故障时,反向电流将暂时流过 M2。LTC4364 可检测到反向电压降并立即关断 M2,从而最大限度地减少输出存储电容器的放电并保持输出电压。图 7a 示出了一个 12V 输入电源短路至地的结果。对于这种情况,LTC4364 做出的响应是把 DGATE 引脚拉至低电平,从而切断了反向电流通路,输出电压于是得以保持。

在电池接反的场合中,LTC4364 将 DGATE 引脚短接至 SOURCE 引脚 (其跟随输入),且无需使用外部组件,从而把 M2 保持在关断状态并使负载电路与输入断接,如图 7b 所示。VCC、SHDN、UV、OV、HGATE、SOURCE 和 DGATE 引脚皆能承受高于 GND 电位达 100V 及低于 GND 电位达 40V 的瞬态电压。
                       

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