原创 使用主动电路保护器件,常见的应用拓扑

2024-3-20 17:18 469 3 3 分类: 电源/新能源

主动电路保护器件, 如果应用得当,可以大大减少保护元器件的占地空间,并简化设计。

通过ADI浪涌抑制器,来带大家看看,使用主动电路保护器件,常见的应用拓扑有哪些。

1. 浪涌抑制器:线性

浪涌抑制器的保护原理类似于线性稳压器。如下图,浪涌抑制器监测输入电压和电流。保护阈值由连接输出端的反馈网络决定。通过调节N沟道MOS管栅极,从而将MOS管输出电压钳制在相应的范围。

图1 浪涌抑制器:线性(图片来源于ADI)

同时为了保护MOS管,一般通过一个电容故障定时器(TMR)来限制MOS管在高损耗区花费的时间。定时器本质上是一个对地电容器。当发生过电压情况时,内部电流源开始给外部电容充电。一旦这个电容达到一定的阈值电压,关闭MOS管。

对于过流保护,如上图,一般通过一个电流检测电阻来监测。当过流情况出现,通过调节MOS管栅极来保证电流在限制范围之内。

典型芯片:LT4363

2. 浪涌抑制器:开关

对于高功率应用,开关浪涌抑制器是一个不错的选择。原理与开关电源、DC-DC转换器类似。阈值由输出端的反馈网络决定,通过调节N沟道MOS管栅极,将MOS管的输出电压钳制在电阻分压器设置的电平。

2浪涌抑制器:开关(图片来源于ADI)

与线性浪涌抑制器一样,也用一个故障定时器(TMR),来保护MOS管。上图的绿线是电容上的累积电压,我们可以看到,这个电压随着浪涌的出现开始累积,直至浪涌结束开始释放。

典型芯片:LTC7860

3. 浪涌抑制器:门限电压

这种浪涌抑制器的阈值,不由输入电压与反馈网络决定。而是通过设置内部钳位电压(也可以外加一个肖特基二极管来设置钳位电压),来限制住MOS管栅极电压。而MOS管的阈值电压决定输出电压极限。

3浪涌抑制器:门限电压(图片来源于ADI)

例如,使用内部31.5 V的栅极箝位和5 V的MOS管阈值电压,输出电压被限制为26.5 V。

典型芯片:LTC4380

4. 保护控制器:输出断开

与浪涌抑制器一样,监测过输入电压和电流的情况,但他不是钳制或调节输出,而是立即断开输出以保护下游电子设备。这种简单的保护电路可以有一个非常紧凑的封装,适合电池供电,便携式设备等应用领域。

4保护控制器:输出断开(图片来源于ADI)

如上图,保护控制器通过分压电阻来监测输入电压,形成一个从UV到OV地电压窗口。当输入电压超出电压窗口范围,马上通过MOS管断开输出。

如上图,该方案使用背靠背MOS管,可以有效防止电压地反向输入。输出端的电流检测电阻,通过持续监测正向电流来实现过电流保护功能。

典型芯片:LTC4368


5.总结:

主动浪涌抑制器,有各式各样种。

可以根据开关放在芯片外面还是集成在芯片里面分为:

  • 内部开关浪涌抑制器
  • 外部开关浪涌抑制器

根据使用场合,有各种各样的拓扑结构

  • LT4363
  • LT4363
  • LTC4380
  • LTC4368

如果想最大限度地减少下游电子设备的停机时间,可以看下线性型或者开关型浪涌抑制器。从而最大限度地减少下游电子设备的停机时间。


最后:


当然,对应的电路保护器件不止这些。最重要的是,首先要了解你的项目中可能会出现的过电压/过电流/浪涌等各种潜在的危险情况。 然后根据项目具体的要求,如可靠性、反应速度、产品尺寸等要求,对症下药,合理选择合适的电路保护方案,才能事半功倍。


来源:digikey.cn

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开发工匠 2024-4-4 12:31

写的好,参考和学习
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