汽车欠压、过压及电源反向保护电路

电子设计 2018-06-13 09:30 次阅读

假如有人将 24V 电源连接到您的 12V 电路上,将发生什么?

倘若电源线和接地线因疏忽而反接,电路还能安然无恙吗?

您的应用电路是否工作于那种输入电源会瞬变至非常高压或甚至低于地电位的严酷环境中?

即使以上类事件的发生概率很低,但只要出现任何一种就将彻底损坏电路板。

为了隔离负电源电压,我们惯常的做法是布设一个与电源相串联的功率二极管或 P 沟道 MOSFET。然而——

● 二极管既占用宝贵的板级空间,又会在高负载电流下消耗大量的功率;

● P 沟道 MOSFET 的功耗虽然低于串联二极管,但 MOSFET 以及所需的驱动电路将导致成本增加。

这两种解决方案均牺牲了低电源操作性能,尤其是串联二极管。而且,两种方法都没有提供针对过高电压的保护——这种保护需要更多的电路,包括一个高电压窗口比较器和充电泵。

欠压、过压和电源反向保护

LTC4365 是一款独特的解决方案,可精巧和稳健地保护敏感电路免遭意料之外的高电源电压或负电源电压。LTC4365 能隔离高达 60V 的正电压和低至 –40V 的负电压。只有处于安全工作电源范围之内的电压被传送至负载。仅需的外部有源组件是一个连接在不可预知的电源与敏感负载之间的双路 N 沟道 MOSFET。

图 1 示出了一款完整的应用电路。一个阻性分压器负责设定用于负载与 VIN 连接 / 断接的过压(OV)和欠压 (UV) 跳变点。如果输入电源漂移至该电压窗口之外,则 LTC4365 将迅速把负载与电源断接。

“图图 1:完整的 12V 汽车欠压、过压及电源反向保护电路

双路 N 沟道 MOSFET 负责在 VIN上隔离正电压和负电压。在标准运作期间,LTC4365 为外部 MOSFET 的 栅极提供了增强的 8.4V。LTC4365 的有效工作范围从低至 2.5V 到高达 34V —— OV和UV窗口可介于此范围之内。对于大多数应用来说,无需在  VIN  上设置保护性箝位电路,从而进一步简化电路板设计。

准确和快速的过压及欠压保护

LTC4365 中两个准确 (±1.5%) 的比较器用于监视  VIN 上的过压 (OV) 和欠压 (UV) 状况。如果输入电压分别升至 OV 门限以上或降至 UV 门限以下,则外部 MOSFET 的栅极将快速关断。外部阻性分压器允许用户选择一个与 VOUT 上的负载相兼容的输入电源范围。此外,UV 和 OV 输入还具有非常低的漏电流 (在 100°C 时通常 <1nA),因而可在外部阻性分压器中提供大的电流值。

图 2 示出了图 1 电路中的  VIN  从 –30V 缓慢斜坡上升 至 30V 时做出的反应。UV 和 OV 门限被分别设定为 3.5V 和 18V。当电源电压位于 3.5V 至 18V 窗口之内 时, VOUT  跟随  VIN 。若超出该窗口时,LTC4365 将 关断 N 沟道 MOSFET,并使 VOUT  与  VIN  断接,即使 在 VIN 为负值的情况下也不例外。

“图图 2:当  VIN  从 –30V上升至 30V 时的负载保护

新颖的电源反向保护

LTC4365 运用了一种新颖的负电源保护电路。当 LTC4365 在  VIN  上检测到负电压,它迅速将 GATE 引 脚连接至  VIN。在 GATE 与  VIN  电压之间没有二极管压降。当外部 N 沟道 MOSFET 的栅极处于最负电位 ( VIN )时,从 VOUT 至  VIN 上负电压的漏电流极小。

图 3 示出了当  VIN  带电插入至 –20V 时出现的状况。 在连接的前一刻, VIN 、VOUT  和 GATE 以地电位为起始点。由于  VIN  和 GATE 连接线的寄生电感之原 因, VIN  和 GATE 引脚上的电压将显著地变至 –20V以下。外部 MOSFET 必须具有一个可安全承受该过冲的击穿电压指标。

“图图 3:从  VIN 至 –20V 的热插拔保护

显然,LTC4365 反向保护电路的动作速度取决于 GATE 引脚在负电压瞬变期间跟随  VIN 的紧密程度。在所示的标度上,两者的波形几乎无法区分。请注意,提供反向保护并不需要其他外部电路。

还有更多功能!AC 隔离、VOUT  通电时的反向 VIN  热插拔 (Hot Swap™) 控制

在出现 OV 或 UV 故障之后 (或当  VIN  变至负值时), 输入电源必须返回有效的工作电压窗口并持续至少 36ms 以重新接通外部 MOSFET。这将有效地隔离 50Hz和60Hz的未整流AC 电源。

另外,LTC4365 还针对负 VIN 连接提供了保护作用, 即使在 VOUT  由一个单独的电源驱动时也是如此。只要不超过外部 MOSFET 的击穿电压 (60V),那么  VIN 上的极性反接就不会对 VOUT 上的20V电源造成影响。

结论

通过采用背对背 MOSFET (而并未使用二极管), LTC4365 控制器为敏感电路提供了过压、欠压和电源反接的保护作用。电源电压只有在合格通过可由用户调节的 UV 和 OV 跳变门限时才能传送至输出端。任何超出该窗口的电压都被隔离,保护范围可高达 60V和低至–40V。

LTC4365 的新颖架构造就了一款外部组件极少的坚 固型小尺寸解决方案,并可提供纤巧型 8 引脚 3mm x 2mm DFN 和 TSOT-23 封装。LTC4365 具有一个 2.5V 至34V的宽工作范围,停机期间仅消耗 10µA。

收藏 人收藏
分享:

评论

TATUMU
找了好久的电路保护,谢谢楼主

相关推荐

用~100mV输入信号接通MOSFET的低功耗方式?

当输入信号高于~100mV(对于直接栅极驱动而言太低)时,是否存在低功率(单位uA静态)技术来接通MOSFET? 您可以购买...

发表于 08-17 12:45 260次 阅读
用~100mV输入信号接通MOSFET的低功耗方式?

使用Arduino将5V SPDT继电器连接到MOSFET

我试图找到正确的元件,以便用我目前的5V继电器板的MOSFET实现相同的结果。 原因在于,当我打开和关闭时,我不喜欢继电...

发表于 08-16 22:26 188次 阅读
使用Arduino将5V SPDT继电器连接到MOSFET

MOS管的构造及MOS管种类和结构

实际在MOS管生产的过程中衬底在出厂前就和源极连接,所以在符号的规则中,表示衬底的箭头也必须和源极相....

的头像 电子发烧友网工程师 发表于 08-16 10:36 241次 阅读
MOS管的构造及MOS管种类和结构

MOSFET数据手册中的参数理解

理解MOSFET数据手册中的雪崩能量等级

的头像 TI视频 发表于 08-16 01:54 35次 观看
MOSFET数据手册中的参数理解

如何估算热插拔MOSFET温升?

电源设计小贴士28&29:估算热插拔MOSFET的瞬态温升

的头像 TI视频 发表于 08-16 00:10 62次 观看
如何估算热插拔MOSFET温升?

集成MOSFET的分立器件能用什么进行替代?

电源设计小贴士42:可替代集成MOSFET的分立器件

的头像 TI视频 发表于 08-16 00:08 68次 观看
集成MOSFET的分立器件能用什么进行替代?

【转帖】MOSFET失效的六点总结

本文先对mos失效的原因总结以下六点,然后对1,2重点进行分析: 1:雪崩失效(电压失效),也就是我们常说的漏源间的BVdss电压超...

发表于 08-15 17:06 165次 阅读
【转帖】MOSFET失效的六点总结

MOSFET的导通电阻的概念及应用场合介绍

MOSFET的导通电阻

的头像 TI视频 发表于 08-14 00:12 103次 观看
MOSFET的导通电阻的概念及应用场合介绍

基于12位移位寄存器的汽车仪表板指示灯驱动器参考设计包括物料清单和原理图

描述 此 TI 参考设计是一种汽车仪表盘信号装置解决方案,其中包含一个单片、中压、低电流功耗 12 位移位寄存器,此寄存器专...

发表于 08-13 06:47 135次 阅读
基于12位移位寄存器的汽车仪表板指示灯驱动器参考设计包括物料清单和原理图

基于UCC28910具有85-265VAC输入和5V/0.3A输出的初级侧稳压反激参考设计包含BOM,原理图及光绘文件

描述       PMP9689 参考设计使用具有集成 MOSFET 的 UCC28910 初级侧调节反激式控制器,从通...

发表于 08-10 09:51 74次 阅读
基于UCC28910具有85-265VAC输入和5V/0.3A输出的初级侧稳压反激参考设计包含BOM,原理图及光绘文件

如何对传导功耗进行折中处理,降压MOSFET电阻比?

Power Tip 31: 同步降压MOSFET电阻比的正确选择

的头像 TI视频 发表于 08-10 01:18 108次 观看
如何对传导功耗进行折中处理,降压MOSFET电阻比?

汇总DC-DC升压转换器的作用

在便携和可穿戴式设备应用的驱动下,很多设计正在朝着 3.6 伏或更低供电电压的方向发展。但是,很多便....

的头像 电子设计 发表于 08-08 09:19 1099次 阅读
汇总DC-DC升压转换器的作用

BLDC集成控制方案芯片资料 请问为什么官网怎么搜不到呢?

TI工程师:     您好!     请问DRV91670这款芯片的资料在官网怎么搜不到呢?目前具我了解,这是一款...

发表于 08-08 06:16 31次 阅读
BLDC集成控制方案芯片资料 请问为什么官网怎么搜不到呢?

如何选择MOSFET - 热插拔

本文将探讨如何选择用于热插拔的MOSFET。对于设计师而言,关键的问题是FET可能会经受的最大浪涌电....

的头像 章鹰 发表于 08-06 17:19 1147次 阅读
如何选择MOSFET - 热插拔

功率器件交付周期延长,关税对英飞凌影响加大

017年,英飞凌营收70.63亿欧元(约82亿美元),意法半导体营收83亿美元。二者若合并则将诞生1....

的头像 半导体观察IC 发表于 08-06 15:08 576次 阅读
功率器件交付周期延长,关税对英飞凌影响加大

电源设计趋势逐渐转向GaN晶体管

经过大量实践检验,已被证明安全可靠的硅MOSFET已经成为电源电路设计的中流砥柱,但随着基于氮化镓的....

的头像 华功半导体 发表于 08-06 15:04 271次 阅读
电源设计趋势逐渐转向GaN晶体管

全球MOSFET供应吃紧,英飞凌发声、中兴加价扫货!

近日英飞凌拟收购ST半导体的消息受到广泛关注,作为全球功率器件老大,英飞凌日前发布的财报显示强劲的增....

的头像 半导体行业联盟 发表于 08-06 11:25 760次 阅读
全球MOSFET供应吃紧,英飞凌发声、中兴加价扫货!

针对大型负载阶跃优化的16V 至 42V的非同步降压转换器PMP8726包括原理图,物料清单及PCB设计文件

描述 此设计是一种输入电压范围为 16V 至 42V 的非同步降压转换器,可提供 14V (5A) 输出。它针对大型负载步进实施了优化...

发表于 08-06 08:24 142次 阅读
针对大型负载阶跃优化的16V 至 42V的非同步降压转换器PMP8726包括原理图,物料清单及PCB设计文件

TPS40210控制的24V电源DC-DC解决方案

                           &nb...

发表于 08-06 07:38 228次 阅读
TPS40210控制的24V电源DC-DC解决方案

请教关于运放驱动高压MOSfet隔离问题

运放正负12伏供电,运放输出端连接mosfet的G极。mosfet的D连接500v直流高压,mosfet的S极连接一个20欧姆电阻到地,20欧姆电阻...

发表于 08-02 08:55 64次 阅读
请教关于运放驱动高压MOSfet隔离问题

基于SiC材料的MOSFET的性能及SiC MOSFET的驱动设计要求

如何驱动碳化硅MOSFET以优化高功率系统的性能和可靠性

的头像 TI视频 发表于 08-02 01:20 251次 观看
基于SiC材料的MOSFET的性能及SiC MOSFET的驱动设计要求

具 Opto 反馈功能的 92W 隔离型正激式转换器;VIN = 48V, VOUT = 54V/1.7A

LT8310 是具有一个低压侧 N 沟道 MOSFET 栅极驱动器的恒定频率谐振复位正激式转换器控制器。LT8310 具有 6V 至 100V...

发表于 08-01 17:16 352次 阅读
具 Opto 反馈功能的 92W 隔离型正激式转换器;VIN = 48V, VOUT = 54V/1.7A

示波器的SOA分析功能有哪些作用?

电源工程师最怕什么?炸机!用着用着就坏了,莫名其妙MOS管就炸了,真是又怕又恨,可到底是哪里出问题了....

的头像 电子设计 发表于 07-30 09:39 832次 阅读
示波器的SOA分析功能有哪些作用?

解析双极性步进电机的基础知识

双极性步进电机的基础知识 双极性步进电机包含两绕组,为了使电机运行平稳,不断的给这两个线圈加以相位差....

的头像 电子设计 发表于 07-30 09:39 1121次 阅读
解析双极性步进电机的基础知识

涨价潮起,MOSFET从鸡肋变为抢手货

近几年来许多新需求正在快速起飞,如电动车及先进驾驶辅助系统(ADAS)都要用到更多的MOSFET,或....

的头像 皇华电子元器件IC供应商 发表于 07-26 14:11 751次 阅读
涨价潮起,MOSFET从鸡肋变为抢手货

3招轻松解决电气过应力问题

在我为这个系列所撰写与热点问答有关的上一篇博文中,我曾经解释了什么是电气过应力 (EOS),它是如何....

的头像 电子设计 发表于 07-26 09:56 998次 阅读
3招轻松解决电气过应力问题

如何判断在什么合适时间应当使用PWM控制器?

PWM是一种适用于多种电源拓扑结构的控制方法。任何拓扑结构的电源都有非常广泛的用途,可谓无处不在;而....

的头像 电子设计 发表于 07-26 09:56 1418次 阅读
如何判断在什么合适时间应当使用PWM控制器?

受MLCC涨价影响,MOSFET芯片厂商也涨了

预期台系MOSFET芯片厂正式调涨报价的动作,也将开始鸣枪起跑。

的头像 芯闻社 发表于 07-26 09:45 735次 阅读
受MLCC涨价影响,MOSFET芯片厂商也涨了

零组件涨不停 MOSFET、二极管下半年涨势最凶

2018年全球科技供应链仍是涨声连连,包括DRAM、硅晶圆、被动元件、MOSFET、二极管、MCU及....

的头像 DIGITIMES 发表于 07-26 09:21 459次 阅读
零组件涨不停 MOSFET、二极管下半年涨势最凶

隔离式栅极驱动器基本参数定义

IGBT/功率MOSFET是一种电压控制型器件,可用作电源电路、电机驱动器和其它系统中的开关元件。

的头像 电机控制设计加油站 发表于 07-26 08:25 1322次 阅读
隔离式栅极驱动器基本参数定义

L6565准谐振式开关电源控制器详细中文资料免费下载

离线反激式转换器中的准谐振工作在于将MOSFET的导通与变压器的退磁同步。 检测变压器绕组两端电压产....

发表于 07-26 08:00 80次 阅读
L6565准谐振式开关电源控制器详细中文资料免费下载

IGBT是什么?国内外差距有多大?

在电力电子里面,最重要的一个元件就是IGBT。没有IGBT就不会有高铁的便捷生活。

的头像 ittbank 发表于 07-25 15:44 841次 阅读
IGBT是什么?国内外差距有多大?

MOSFET缺口扩大 供应商有望量价齐升

中兴通讯获美国解禁并重启营运后,带动大陆系统厂全面释出MOSFET急单,并传出部份业者还愿意再加价2....

的头像 满天芯 发表于 07-25 10:16 958次 阅读
MOSFET缺口扩大 供应商有望量价齐升

驱动电机功率级的性能如何提高电动工具设计

使用电动工具、园艺工具和吸尘器的家电使用低电压(2至10节)锂离子电池供电的电动机驱动。这些工具使用....

的头像 电子设计 发表于 07-25 09:51 1017次 阅读
驱动电机功率级的性能如何提高电动工具设计

深度分析IGBT基础知识与运用

IGBT, 中文名字为绝缘栅双极型晶体管,它是由MOSFET(输入级)和PNP晶体管(输出级)复合而....

的头像 传感器技术 发表于 07-24 15:03 576次 阅读
深度分析IGBT基础知识与运用

IGBT与MOSFET的本质区别是什么?

由于MOSFET的结构,通常它可以做到电流很大,可以到上KA,但是前提耐压能力没有IGBT强。

的头像 宽禁带半导体技术创新联盟 发表于 07-24 10:25 460次 阅读
IGBT与MOSFET的本质区别是什么?

关于最新的全波桥式整流器设计方案

大多数电子元器件都需要一个来自AC电力线的输入电源。对于电压稳压器、开关模式电源和其它下游电子组件来....

的头像 电子设计 发表于 07-24 09:45 953次 阅读
关于最新的全波桥式整流器设计方案

为音频放大器选择合适的带内部或外部扬声器

选择合适的放大器总会涉及在系统类型、成本和性能之间做出权衡。设备性能包括音频性能、热性能和功能设置。....

的头像 电子设计 发表于 07-24 09:45 1017次 阅读
为音频放大器选择合适的带内部或外部扬声器

各类MOSFET电路资料

功率MOSFET的正向导通等效电路(1):等效电路(2):说明:功率 MOSFET 正向导通时可用一....

的头像 贸泽电子设计圈 发表于 07-21 09:20 599次 阅读
各类MOSFET电路资料

如何查看多小区切换充电器原理图?检查清单的开关充电器示意图概述

这个应用报告提供了一个检查清单的开关充电器示意图,并解释列表中的每个项目。

发表于 07-20 08:36 58次 阅读
如何查看多小区切换充电器原理图?检查清单的开关充电器示意图概述

功率半导体元件的主要用途是什么?功率半导体市场分析

功率半导体元件或简称功率元件,是电子装置的电能转换与电路控制的核心;主要用途包括变频、整流、变压、功....

的头像 宽禁带半导体技术创新联盟 发表于 07-17 14:14 563次 阅读
功率半导体元件的主要用途是什么?功率半导体市场分析

英飞凌、意法等MOSFET下半年已被预订一空你会选择其他的产品吗?

由于英飞凌、意法等国际IDM大厂的下半年MOSFET产能已被预订一空,ODM/OEM厂及系统厂大举转....

的头像 芯闻社 发表于 07-17 10:09 578次 阅读
英飞凌、意法等MOSFET下半年已被预订一空你会选择其他的产品吗?

MOSFET产能大缺 涨价之日已不远

全球金氧半场效电晶体(MOSFET)产能大缺,ODM/OEM厂及系统厂客户抢产能,台厂大中、富鼎、尼....

的头像 芯闻社 发表于 07-17 09:18 722次 阅读
MOSFET产能大缺 涨价之日已不远

IR2104(S)半桥驱动器的详细中文资料免费下载

该Ir2104(S)是高电压,高速功率MOSFET和IGBT驱动器与依赖高和低侧参考输出通道。专有的....

发表于 07-17 08:00 138次 阅读
IR2104(S)半桥驱动器的详细中文资料免费下载

几种能够实现快速短路保护的方法,并且通过实际测试验证了可行性

目前有4种常用的短路检测及保护方法,其原理示意图如图4所示。其中最直接的方式就是使用电流探头或者分流....

的头像 英飞凌工业半导体 发表于 07-16 17:25 802次 阅读
几种能够实现快速短路保护的方法,并且通过实际测试验证了可行性

MOSFET现缺货潮,将持续至2019年上半年!

全球金氧半场效电晶体(MOSFET)产能大缺,下半年恐现缺货潮,ODM/OEM厂及系统厂客户抢产能,....

的头像 半导体行业联盟 发表于 07-16 11:23 690次 阅读
MOSFET现缺货潮,将持续至2019年上半年!

SiC器件中SiC材料的物性和特征,功率器件的特征,SiC MOSFET特征概述

SiC(碳化硅)是一种由Si(硅)和C(碳)构成的化合物半导体材料。SiC临界击穿场强是Si的10倍....

的头像 宽禁带半导体技术创新联盟 发表于 07-15 11:05 562次 阅读
SiC器件中SiC材料的物性和特征,功率器件的特征,SiC MOSFET特征概述

如何进行MOSFET升降压斩波电路设计的详细中文资料免费下载

降压斩波电路的原理图以及工作波形如图2所示。该电路使用一个全控型器件 V,图中为MOSFET。为在M....

发表于 07-12 08:00 108次 阅读
如何进行MOSFET升降压斩波电路设计的详细中文资料免费下载

一文看懂MOSFET基础知识

MOS(Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体),FET(Field E....

的头像 玩转单片机 发表于 07-11 11:05 656次 阅读
一文看懂MOSFET基础知识

MOSFET目前缺口仍达30% 缺货潮持续到明年

全球金氧半场效电晶体(MOSFET)产能大缺,下半年恐现缺货潮,ODM/OEM厂及系统厂客户抢产能,....

的头像 半导体观察IC 发表于 07-09 10:02 658次 阅读
MOSFET目前缺口仍达30% 缺货潮持续到明年

KF5056单片锂离子电池恒流和恒压线性电源管理芯片的详细中文数据手册

KF5056 是一个完整的单片锂离子电池恒流/恒压线性电源管理芯片,其 SOP8-PP/MSOP8-....

发表于 07-09 08:00 77次 阅读
KF5056单片锂离子电池恒流和恒压线性电源管理芯片的详细中文数据手册

如何选择用于热插拔的MOSFET(金氧半场效晶体管)

当电源与其负载突然断开时,电路寄生电感元件上的大电流摆动会产生巨大的尖峰电压,对电路上的电子元件造成....

的头像 德州仪器 发表于 07-05 15:34 434次 阅读
如何选择用于热插拔的MOSFET(金氧半场效晶体管)

入了解SiC MOSFET实现建议和解决方案示例

对于电网转换、电动汽车或家用电器等高功率应用,碳化硅 (SiC) MOSFET 与同等的硅 IGBT....

的头像 Duke 发表于 07-04 09:01 974次 阅读
入了解SiC MOSFET实现建议和解决方案示例

隔离型反激式转换器和非隔离型降压转换器的详细资料介绍

在传统的隔离型高电压反激式转换器中,严紧的调节是采用光耦合器把调节信息从副边参考电路传输至主边来实现....

的头像 电机控制设计加油站 发表于 07-03 16:22 430次 阅读
隔离型反激式转换器和非隔离型降压转换器的详细资料介绍

紫光股份发布2017权益分派实施方案,每10股派发现金股利2元

6月27日,华工科技在投资者互动平台上透露,公司10G系列芯片预计2018年Q3实现批量生产。此前,....

的头像 电子发烧友网 发表于 07-03 15:58 1381次 阅读
紫光股份发布2017权益分派实施方案,每10股派发现金股利2元

最新关于全波桥式整流器的设计详细解析

大多数电子元器件都需要一个来自AC电力线的输入电源。对于电压稳压器、开关模式电源和其它下游电子组件来....

的头像 电子设计 发表于 07-02 09:27 1305次 阅读
最新关于全波桥式整流器的设计详细解析

电气接口的离散输出H桥驱动的详细资料概述

h桥驱动。除了表B61中给出的h桥驱动器的规范之外,还必须指定表B62中的参数。

的头像 汽车电子硬件设计 发表于 07-01 11:40 538次 阅读
电气接口的离散输出H桥驱动的详细资料概述

深入解读MOSFET关键特性及指标

MOSFET是电子系统中的重要部件,需要深入了解它的关键特性及指标才能做出正确选择。这些关键指标中,....

的头像 周立功单片机 发表于 06-29 11:10 649次 阅读
深入解读MOSFET关键特性及指标

LT8710:适用于多种电源设计

LT8710是凌力尔特推出的首款同步 SEPIC、负输出、升压和反激式多拓扑 DC/DC 控制器。这....

的头像 EE techvideo 发表于 06-28 13:16 419次 观看
LT8710:适用于多种电源设计

介绍 LTC7000 的特点性能与应用

LTC7000 是一款快速、受保护的高压侧 N 沟道 MOSFET 栅极驱动器,该器件包含一个内部充....

的头像 EE techvideo 发表于 06-28 09:33 318次 观看
介绍 LTC7000 的特点性能与应用