具理想二極管的浪涌抑制器可保護輸入和輸出

汽車和工業(yè)應用中的電源系統(tǒng)必須處理短時間的高電壓浪涌、保持負載上的電壓調節(jié)、同時避免敏感電路遭受危險瞬變的損壞。常用的保護方案需要使用一個串聯(lián)的鐵芯電感器和高值電解旁路電容器，并輔之以一個高功率瞬態(tài)電壓抑制器 (TVS) 和熔絲。這種笨拙的方法需要占用大量的電路板面積資源 — 龐大的電感器和電容器常常是系統(tǒng)中最高的組件。即使采用了此類保護方案也不能提供針對反向輸入電壓或電源欠壓 (這些都是汽車環(huán)境中有可能遭遇的情形) 的防護作用。出于避免遭受這些事件的損壞及保持輸出電壓的考慮，設計人員增設了一個隔離二極管，但這個二極管中的額外電壓降會導致功率損失的增加。

LTC4364 是一款用于負載保護和輸出保持的完整控制解決方案，其占板面積小巧，并免除了龐大笨重的組件和不希望有的電壓降。圖 1 示出了 LTC4364 的功能方框圖。該器件可驅動兩個背對背 N 溝道傳輸晶體管：其一 (圖 1 中的 M1) 負責提供電壓浪涌保護并保持向輸出提供一個穩(wěn)定的電壓，而另一個 (圖 1 中的 M2) 則充當用于提供反向輸入保護和輸出保持的理想二極管。

另外，LTC4364 還可提供針對過載和短路的保護、承受輸出電壓反向、在輸入欠壓情況下保持 MOSFET 關斷、以及在輸入過壓情況下禁止接通或自動重試。該器件的停機模式可將電源電流減小到低至 10μA。

圖 1：LTC4364 的簡化方框圖

高級浪涌抑制器可承受較高的電壓并確保安全操作

圖 2 示出了 LTC4364 的一種典型應用。在正常工作條件下，LTC4364 將浪涌抑制器 N 溝道 MOSFET (M1) 驅動至完全導通，并把理想二極管 N 溝道 MOSFET (M2) 的 VDS 調節(jié)至 30mV，從而最大限度地減小了從輸入電源至負載電路的電壓降。當 VOUT 上升到 (VIN – 0.7V) 時，ENOUT 引腳電平走高以啟動負載電路。

圖 2：具反向電流保護功能的浪涌抑制器可在 VIN 上承受 200V/-24V 瞬態(tài)電壓

在輸入電壓浪涌期間，LTC4364 調節(jié) HGATE 引腳電壓，并通過 MOSFET M1 和一個阻性分壓器對輸出電壓進行箝位，從而把 FB 引腳電壓保持在 1.25V。負載電路繼續(xù)運作，且電源電壓僅有適度的增加 (如圖 3 所示)。

圖 3：LTC4364 將輸出調節(jié)在 27V，而負載電路面對一個 92V 輸入尖峰可繼續(xù)運作

在電流過載的情況下，LTC4364 通過 M1 限制輸出電流以把 SENSE 和 OUT 引腳兩端的電壓保持在 50mV (當 OUT > 2.5V 時)。對于 OUT 低于 1.5V 時的嚴重輸出短路，電流限制檢測電壓將折返至 25mV 以為 MOSFET 提供額外的保護 (圖 4)。

圖 4：電流限值的 2:1 折返可減小嚴重輸出短路時的 MOSFET 應力