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、汽車和航空電子應用中,經常會遇到持續幾 μs 至幾百 ms 的高電壓電源尖峰。這些系統中的電子線路不僅必須安然承受瞬態電壓尖峰,而且在許多場合還需要在此過程中可靠地運作。在那些通過長導線供電的系統中,負載階躍 (負載電流的突然變化) 將產生嚴重的瞬變。當負載電流從一個高值降至一個低值時,將發生負的負載瞬變。電流的負變化 (dI/dt) 致使導線的寄生電感產生一個正向高電壓尖峰,這有可能導致由同一根導線供電的相鄰設備受損。高的 dI/dt 值因快速負載切換而產生 (例如:由繼電器、開關觸點和固態負載切換所引起)。如果電源與負載之間的連線受損,就會導致電流流動的突然中斷以及一個很高的 dI/dt 值。這種情況的一個最好的例子便是汽車的負載突降,在此場合中,至電池的連接線由于振動或端子受損而突然斷開。
本文引用地址:http://www.j9360.com/article/135213.htm負載突降會造成一個電壓浪涌在持續幾百 ms 的時間里處于上升狀態 (見圖 1)。根據美國汽車工程師協會 (SAE) 提供的數據,此類瞬變的幅度有可能高達 125V。典型的負載突降模式具有 5ms 的上升時間,并呈指數性衰減 (具有一個 200ms 的時間常數)。在工業系統中,由于螺線管及電機中的再生制動會引發相似的事件。

電子電路在汽車中的使用變得愈發普遍,而且它們必須具備可靠性。此外,精細復雜的消費電子產品 (比如:智能手機、筆記本電腦、MP3 播放器、GPS 以及通過汽車點煙器充電的數據輸入裝置) 還必須保護其自身免遭重復性瞬變與意外電壓尖峰的損壞。倘若未提供針對高瞬變電壓的充分保護,就將導致性能下降或發生故障并要對高昂的受損組件進行更換。
對于專注于保護敏感電子線路的工程師而言,這類瞬變帶來了一個棘手的難題。歷史上,這種保護是采用大容量電容器、TVS 二極管和熔絲實現。不過,此類分立式解決方案既大量占用電路板面積資源,而且還有可能無法實施。
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 的電壓范圍內運作,并在輸入引腳上提供了 -60V 的反向保護。在過壓瞬變期間,輸出被箝位至一個用戶定義的電壓 (該電壓由輸出端上的電阻分壓器網絡確定)。只要在輸入端上使用了一個電阻器和 TVS 二極管 (以避免超過絕對最大工作電壓),LT4356 就能抑制 >100V 的浪涌電壓 (見圖 2)。由于電流檢測電路位于 MOSFET 的上游,因此在器件用于提供針對高于 100V 瞬變的保護時必須停用過流保護功能電路。

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流保護功能的 LT4363 高電壓浪涌抑制器。LTC4366 設計用于那些在高于 100V 電壓下連續工作的系統,或者需要提供針對極高瞬變電壓 (>200V) 之保護的場合 (見圖 3)。LT4363 是廣受歡迎的 LT4356 之第二代版本,它將過流檢測電路移至傳輸 FET 的下游,這樣就能在承受超過 100V 瞬變電壓的同時提供過流保護功能 (圖 4)。
不過,和 LT4356 一樣,LT4363 的絕對最大額定值為 100V,因此必須采用一個電阻器和 TVS 二極管以保護輸入免遭 >100V 之高瞬變電壓的損壞,如圖 3 所示。與此不同,LTC4366 則采用一種浮置拓撲結構;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。最高工作電壓僅受限于高值電阻器的可用性,并需確定 MOSFET 的規格以處理電壓調節期間的耗散功率。


評論