防止電源電壓瞬變的串聯保護電路

　　低壓電源線上的瞬變電壓幅值有時能達到標稱電壓的許多倍。這種情況常常要求對設備保護防止有人使用不適當的功率電平。防止敏感電路過電壓的常用方法是增加并聯嵌位電路。保險絲或其他限流器件處于這些嵌位電路的高能吸收能力之前。其他情況由于難以安裝或更換保險絲、工作環境不可接近或者需要不間斷工作而要求使用高壓串聯保護電路（而不是并聯嵌位電路）。圖1所示串聯保護電路使用一個串聯的高壓N溝道MOSFET電源開關Q₁和一個快速過電壓探測器來關閉電源開關。電源開關和串聯電源整流器D₁能防止負載上出現高達500V瞬變高壓和連續過電壓。

圖 1，這一電路可防止與右邊兩個端子連接的負載不會出現與左邊兩個端子連接的電源瞬變過電壓和瞬變高電壓。

　　在這種用12V標稱電壓電源線提供1A負載電流的電路中，一個高端開關驅動器IC₁對完全接通的電源開關提供偏置。你可以通過改變D₁和Q₁來提高最大負載電流。為了預防出現很低的電源電壓， IC₁內含一個在電源電壓高于10V時才能工作的欠壓鎖定電路。為防止出現過壓，該電路使用一個由3只晶體管組成的、無偏置電流的、50納秒過電壓探測器，該探測器在當輸入電壓達到20V左右時起觸發作用。此時，Q4將電源電壓的柵極快速對地短路，強行關閉電源。升高的過電壓首先使齊納二極管D₂導通，D2將IC兩端的電壓嵌位在18V左右以保護IC。齊納電流流過2.2kΩ電阻器，產生一個使Q₂導通的偏置電壓。Q2導通引發一系列快速的動作：Q₃導通，導致Q₄導通，又導致Q₁柵極電容快速放電而使Q₁截止。

圖 2，加到圖1所示電路的V_IN上的150V瞬變電壓對V_OUT幾乎沒有影響。

　　你可以這樣來驗證該電路的性能：該電路在12V電源電壓下輸出1A電流時，在電源電壓上加一個150V瞬變電壓（圖2）。瞬變電壓電源的內部阻抗為1Ω，所加電壓的上升時間為1ms。該電路在正常工作時吸收20mA電流，其中3mA被過電壓鎖定、電壓探測分配器所吸收，17mA被IC₁所吸收。如果你的設計需要在高溫條件下工作，則請注意IC₁的柵極電流輸出是相對受限制的。你在進行高溫設計計算時，需要密切關注其他電路元件產生的漏電流。

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