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)、汽車和航空電子應用中，經常會遇到持續(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(tǒng)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(fā)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(tài)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。

　　負載突降會造成一個電壓浪涌在持續(xù)幾百 ms 的時間里處于上升狀態(tài) (見圖 1)。根據美國汽車工程師協(xié)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(yè)系統(tǒng)中，由于螺線管及電機中的再生制動會引發(fā)相似的事件。　　

 

　　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(fā)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(xù)工作的系統(tǒng)，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(guī)格以處理電壓調節(jié)期間的耗散功率。