高電壓浪涌抑制器可確保電源浪涌期間的可靠操作

　　在工業(yè)、汽車和航空電子應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)遇到持續(xù)幾 μs 至幾百 ms 的高電壓電源尖峰。這些系統(tǒng)中的電子線路不僅必須安然承受瞬態(tài)電壓尖峰，而且在許多場(chǎng)合還需要在此過(guò)程中可靠地運(yùn)作。在那些通過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)線供電的系統(tǒng)中，負(fù)載階躍 (負(fù)載電流的突然變化) 將產(chǎn)生嚴(yán)重的瞬變。當(dāng)負(fù)載電流從一個(gè)高值降至一個(gè)低值時(shí)，將發(fā)生負(fù)的負(fù)載瞬變。電流的負(fù)變化 (dI/dt) 致使導(dǎo)線的寄生電感產(chǎn)生一個(gè)正向高電壓尖峰，這有可能導(dǎo)致由同一根導(dǎo)線供電的相鄰設(shè)備受損。高的 dI/dt 值因快速負(fù)載切換而產(chǎn)生 (例如：由繼電器、開關(guān)觸點(diǎn)和固態(tài)負(fù)載切換所引起)。如果電源與負(fù)載之間的連線受損，就會(huì)導(dǎo)致電流流動(dòng)的突然中斷以及一個(gè)很高的 dI/dt 值。這種情況的一個(gè)最好的例子便是汽車的負(fù)載突降，在此場(chǎng)合中，至電池的連接線由于振動(dòng)或端子受損而突然斷開。

　　負(fù)載突降會(huì)造成一個(gè)電壓浪涌在持續(xù)幾百 ms 的時(shí)間里處于上升狀態(tài) (見圖 1)。根據(jù)美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì) (SAE) 提供的數(shù)據(jù)，此類瞬變的幅度有可能高達(dá) 125V。典型的負(fù)載突降模式具有 5ms 的上升時(shí)間，并呈指數(shù)性衰減 (具有一個(gè) 200ms 的時(shí)間常數(shù))。在工業(yè)系統(tǒng)中，由于螺線管及電機(jī)中的再生制動(dòng)會(huì)引發(fā)相似的事件?！　?/p>

 

　　電子電路在汽車中的使用變得愈發(fā)普遍，而且它們必須具備可靠性。此外，精細(xì)復(fù)雜的消費(fèi)電子產(chǎn)品 (比如：智能手機(jī)、筆記本電腦、MP3 播放器、GPS 以及通過(guò)汽車點(diǎn)煙器充電的數(shù)據(jù)輸入裝置) 還必須保護(hù)其自身免遭重復(fù)性瞬變與意外電壓尖峰的損壞。倘若未提供針對(duì)高瞬變電壓的充分保護(hù)，就將導(dǎo)致性能下降或發(fā)生故障并要對(duì)高昂的受損組件進(jìn)行更換。

　　對(duì)于專注于保護(hù)敏感電子線路的工程師而言，這類瞬變帶來(lái)了一個(gè)棘手的難題。歷史上，這種保護(hù)是采用大容量電容器、TVS 二極管和熔絲實(shí)現(xiàn)。不過(guò)，此類分立式解決方案既大量占用電路板面積資源，而且還有可能無(wú)法實(shí)施。

　　凌力爾特于 2007 年首次推出了旨在解決這些難題的 LT4356 浪涌抑制器。LT4356 可在 4V 至 80V 的電壓范圍內(nèi)運(yùn)作，并在輸入引腳上提供了 -60V 的反向保護(hù)。在過(guò)壓瞬變期間，輸出被箝位至一個(gè)用戶定義的電壓 (該電壓由輸出端上的電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)確定)。只要在輸入端上使用了一個(gè)電阻器和 TVS 二極管 (以避免超過(guò)絕對(duì)最大工作電壓)，LT4356 就能抑制 >100V 的浪涌電壓 (見圖 2)。由于電流檢測(cè)電路位于 MOSFET 的上游，因此在器件用于提供針對(duì)高于 100V 瞬變的保護(hù)時(shí)必須停用過(guò)流保護(hù)功能電路?！　?/p>

 

　　最近，凌力爾特的浪涌抑制器系列增添了兩款新器件，即 LTC4366 高電壓浮置浪涌抑制器和具過(guò)流保護(hù)功能的 LT4363 高電壓浪涌抑制器。LTC4366 設(shè)計(jì)用于那些在高于 100V 電壓下連續(xù)工作的系統(tǒng)，或者需要提供針對(duì)極高瞬變電壓 (>200V) 之保護(hù)的場(chǎng)合 (見圖 3)。LT4363 是廣受歡迎的 LT4356 之第二代版本，它將過(guò)流檢測(cè)電路移至傳輸 FET 的下游，這樣就能在承受超過(guò) 100V 瞬變電壓的同時(shí)提供過(guò)流保護(hù)功能 (圖 4)。

　　不過(guò)，和 LT4356 一樣，LT4363 的絕對(duì)最大額定值為 100V，因此必須采用一個(gè)電阻器和 TVS 二極管以保護(hù)輸入免遭 >100V 之高瞬變電壓的損壞，如圖 3 所示。與此不同，LTC4366 則采用一種浮置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);外部降壓電阻器允許其輸出電壓隨電源向上浮置，并將其與高電壓浪涌隔離開來(lái)。最高工作電壓僅受限于高值電阻器的可用性，并需確定 MOSFET 的規(guī)格以處理電壓調(diào)節(jié)期間的耗散功率?！　?/p>