经典过压掩护电路

时间:2021-06-23 00:35

本文摘要:过压掩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 的电压举行箝位使用输出端电容储能引言MAX6495–MAX6499/MAX6397/MAX6398 过压掩护(OVP)器件用于掩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。当电压凌驾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。

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过压掩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 的电压举行箝位使用输出端电容储能引言MAX6495–MAX6499/MAX6397/MAX6398 过压掩护(OVP)器件用于掩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。当电压凌驾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。

过压掩护(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举行适当修改。本文讨论了两种类似应用:增大电路的最大输入电压,在过压情况发生时使用输出电容存储能量。

图1. 过压掩护的基本电路增加电路的最大输入电压虽然图1 电路能够事情在72V 瞬态电压,但有些应用需要更高的掩护。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 的电压举行箝位。

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3. 通过三极管缓冲器增大输入电压的过压掩护电路齐纳二极管的选择,要求制止在正常事情时消耗过多的功率,并可蒙受高于输入电压最大值的电压。

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此外,齐纳二极管的击穿电压必须小于OVP 的最大事情电压(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 器件正常事情。图2 中电阻R3 的阻值凭据以下数据盘算: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。

凭据这些数据要求,齐纳二极管流过的最大电流为:3W/54V = 56mA 凭据这个电流,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。为了盘算电阻R3 的上限,必须相识供电电压的最小值。保MAX6495 正常事情的最小输入电压为5.5V。

例如,假设供电电压的最小值为6V,正常事情时R3 的最大压降为500mV。由于MAX6495的事情电流为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 器件仍可以正常事情。

注意,发生过压故障时,R3 和D1 (图2)需要耗散相当大的功率。如果过压条件连续时间较长(如:几十毫秒以上),图3 所示电路或许更能胜任应用的要求。图中射极追随器通过降低从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的器件事情电流酿成1.5μA。这种情况下,不能忽略5μA 的二极管反向泄电流。R3 为10kΩ,因此,由于泄电流在R3 上发生的压降会到达50mV。

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在IN 和GND 间使用一个1μF(最小值)的陶瓷电容。确保器件的电压规模满足输入电压的要求,须注意MOSFET 的VDS_MAX 额定值。使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,以掩护下游电路(图4),有些应用需要使用输出电容储存能量,而且能够在瞬间高压的条件下继续维持下游电路的供电,使用图5 电路可以到达这一目的。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)毗连到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 的电压即是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效的过压限制电路如果OUTFB 没有毗连,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 的栅极就不再有掩护箝位二极管,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)可重新建设输出。


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