1、過壓保護的備用電路 : 技巧和竅門Eric Schlaepfer, 應用工程師摘要：過壓保護（OVP）器件用于保護后續電路免受甩負載或瞬間高壓的破壞，在某些特定的應用中，基本的過壓保護電路不足以勝任器件保護的要求，通常有以下兩種需求。第一，電路的最大 輸入電壓可能增大； 第二，適當修改電路， 可以在發生過壓或欠壓時利用輸出電容儲能保持能量。本文討論如何針對這兩種需求修改電路，將以MAX6495 HMAX6499/MAX6397/MAX6398 過壓保護器件為例進行說明。引言MAX6495 -MAX6499 /MAX6397/MAX6398過壓保護（OVP）器件用于保護后續電路免受甩負載或瞬間高

2、壓的破壞。器件通過控制外部串聯在電源線上的n溝道MOSFET實現。當電壓超過用戶設置的過壓門限時，拉低 MOSFET的柵極,MOSFET關斷，將負載與輸入電源斷開。過壓保護（OVP）器件數據資料中提供的典型電路可以滿足大多數應用的需求（圖1）。然而，有些應用需要對基本電路進行適當修改。 本文討論了兩種類似應用： 增大電路的最大輸入電壓， 在過壓 情況發生時利用輸出電容存儲能量。IN011Hz4C2 GATE QLTTF6 shdiT ow&etAdXIAI MAXM95-GND圖1.過壓保護的基本電路增加電路的最大輸入電壓雖然圖1電路能夠工作在 72V瞬態電壓，但有些應用需要更高的保護。因此，

3、如何提高OVP器件的最大輸入電壓是一件有意義的事情。圖2所示電路增加了一個電阻和齊納二極管，用來對IN的電壓進行箝位。如果增加一個三極管緩沖器（圖3），就可以降低對并聯穩壓器電流的需求，但也提高了設計成本。U1OATEIN OOTFBGHDN aVSETGMO圖2.增大最大輸入電壓的過壓保護電路D2luJIWTR3 J1陸2；7:C1 It-Caini tTlUL 丁nF 4INOtfTFB5HDN OVSETMAX6495GND61 OiiF4R2圖3.通過三極管緩沖器增大輸入電壓的過壓保護電路齊納二極管的選擇， 要求避免在正常工作時消耗過多的功率，并可承受高于輸入電壓最大值的電壓。此外，齊

4、納二極管的擊穿電壓必須小于OVP的最大工作電壓（72V），擊穿時齊納二極管電流最大。串聯電阻（R3）既要足夠大，以限制過壓時齊納二極管的功耗，又要足夠小，在最小輸入電壓時能 夠維持OVP器件正常工作。圖2中電阻R3的阻值根據以下數據計算：齊納二極管D1的擊穿電壓為54V;過壓時峰值為150V,齊納二極管的功率小于3W。根據這些數據要求，齊納二極管流過的最大電流為：3W/54V = 56mA根據這個電流，R3的下限為:(150V - 54V)/56mA = QR3 的峰值功耗為：（56mA）2 X = Q如果選擇比對應電阻更小的阻值，則會在電阻和齊納二極管上引起相當大的功率消耗。為了計算電阻 R

5、3 的上限，必須了解供電電壓的最小值。保證 MAX6495 正常工作的最小輸入電壓為。例如，假設供電電壓的最小值為6V,正常工作時 R3的最大壓降為 500mV。由于MAX6495的工作電流為150卩A最大），相應電阻的最大值為：500mV/150 卩 A = Q圖2中的R3設置為2kQ,可以保證供電電壓略小于6V時OVP器件仍可以正常工作。注意， 發生過壓故障時， R3 和 D1 （圖 2）需要耗散相當大的功率。如果過壓條件持續時間較長 （如：幾十毫秒以上），圖3所示電路或許更能勝任應用的要求。圖中射極跟隨器通過降低從R3與D1節點抽取的電流大大增加 R3所允許的最大值。 以B值為100的三

6、極管為例，此時150卩A的器件工作電流變成 卩A這種情況下，不能忽略5卩A的二極管反向漏電流。R3為10kQ，因此，由于漏電流在R3上產生的壓降會達到 50mV。在IN和GND間使用一個1卩F最小值）的陶瓷電容。確保器件的電壓范圍滿足輸入電壓的要求,須注意 MOSFET的Vds_max額定值。利用輸出端電容儲能發生過壓時，典型應用電路能夠對輸岀電容自動放電，以保護下游電路（圖4）,有些應用需要利用輸岀電容儲存能量，并且能夠在瞬間高壓的條件下繼續維持下游電路的供電，利用圖5電路可以達到這一目的。INQU1OiITTOVCETGN圖4.典型的限壓電路提供輸出電容放電通道MAX6495 HMAX64

7、99/MAX6397/MAX6398 通過內部 100mA的電流源（見圖4）連接到 GATE輸岀，以對柵極電容和輸岀電容放電。電流源先對GATE放電（電流11,綠色箭頭），直到GATE的電壓等于OUTFB電壓，然后斷開 FET電流源繼續降低 GATE電壓，最后，直到內部的箝位二極管變為正向偏置，對輸岀電容放電（電流12,紅色箭頭）INOkuU14C2 C4 -L4.7nF TGATEIN QUTF0 &HDW OVSETMAXM35GND圖5.帶有輸出電容儲能功能的過壓限制電路如果OUTFB沒有連接，則斷開了通過箝位二極管放電的通路，不再對輸岀電容放電。 然而，MOSFET的柵極就不再有保護箝

8、位二極管，Vgs_max有可能超岀額定值。在MOSFET源極和柵極之間增加一個外部箝位二極管（圖5中的D1）可重新建立輸岀端與100mA恒流源之間的通路。在柵極和GATE引腳之間增加一個串聯電阻（圖5中的R3），將會限制輸岀電容的放電電流，降低電流。限制放電電流的同時會增加電路的斷開時間，也降低了電路對瞬態過壓的響應速度。 在串聯電阻兩端并聯一個電容（圖5中的C4）可以減輕對 響應時間 的影響，還可以選擇使用電阻R4,避免OUTFB浮空。如果將SET外部的分壓電阻連接到輸岀端，而不是輸入端（參考上述電路圖），使MAX6495 HMAX6499/MAX6397/MAX6398 工作在限幅模式，發生過壓時，電路會定期地對輸岀電容進行充電。電容電壓跌落到過壓門限的滯回電壓以下時，MOSFET導通，對電容充電；當電容電壓達到過壓門限時，MOSFET斷開。圖6給岀了 MAX6495 -MAX6499/MAX6397/MAX6398 工作在過壓監控模式的電路。輸入電壓經過電阻分壓后連接到 SET引腳，當