汽車和工業(yè)系統(tǒng)中的高壓瞬變很常見，持續(xù)時(shí)間從幾微秒到數(shù)百毫秒不等，從而向下傳遞大量能量。瞬態(tài)原因包括汽車負(fù)載突降，以及負(fù)載階躍和寄生電感引起的尖峰。為了避免故障風(fēng)險(xiǎn)，這些系統(tǒng)中的所有電子設(shè)備必須足夠堅(jiān)固，以直接承受瞬態(tài)能量尖峰，或者必須保護(hù)它們免受它們的影響。

LT4356 浪涌抑制器與傳統(tǒng)的無源箝位保護(hù)技術(shù)相比，性能顯著升級(jí)。它通過調(diào)節(jié)調(diào)整 MOSFET 的柵極來主動(dòng)保護(hù)下游組件免受過壓影響，并借助標(biāo)準(zhǔn)檢測電阻器限制電流。圖1所示為典型的12V應(yīng)用。

圖1.12V過壓穩(wěn)壓器。

LT4356 具有一個(gè) 100V 的額定最大值和一個(gè) 4V 至 80V 的工作電壓范圍，因而使其成為保護(hù)各種工業(yè)和汽車應(yīng)用中的下游電子器件的理想選擇。然而，有些電路需要針對(duì)高達(dá)200V至300V的瞬變提供保護(hù)。

圖 2 示出了 LT4356 抑制如此高電壓的一種方法，但代價(jià)是電流限制功能。在圖 2 中，V抄送SNS引腳與原始輸入電壓去耦，并分別箝位至低于100V的安全值。自 V 以來抄送SNS引腳必須與輸入路徑斷開，無法進(jìn)行電流檢測，電路僅用作電壓鉗位。

圖2.能夠承受24V的150V應(yīng)用電路。

可以通過級(jí)聯(lián)第二個(gè)預(yù)穩(wěn)壓MOSFET Q2來克服這一限制，如圖3所示。Q2 箝位 V抄送SNS引腳到安全水平，恢復(fù)電流限制功能，作為附加優(yōu)勢，與Q1共享SOA（安全工作區(qū)）壓力。

圖3.前置穩(wěn)壓器拓?fù)鋽U(kuò)展了 LT4356 的保護(hù)范圍。圖4所示為完整電路。

當(dāng)首次通電時(shí)，R3 和 D1 上拉 Q2 的柵極，進(jìn)而將電源傳遞至 LT4356。然后，GATE 引腳對(duì) Q1 和 Q2 的柵極進(jìn)行泵送，從而充分增強(qiáng)兩個(gè) MOSFET 并將功率發(fā)送到輸出端。因此，R3和D1對(duì)啟動(dòng)至關(guān)重要。在正常工作條件下，GATE引腳將自身限制在高于輸出的約12.5V，因此輸入端為12V時(shí)，Q1的柵極偏置至24.5V，Q2的柵極偏置略低，約為24V。

當(dāng)輸入受到高壓瞬變時(shí)，R3和D1上拉Q2的柵極，Q2又被D80箝位至約2V。作為源極跟隨器，Q75的源極上升不超過約<>V，保持V抄送和 SNS 安全地低于其 100V 最大額定值。與圖 2 所示的并聯(lián)鉗位應(yīng)用不同，圖 3 的串聯(lián)鉗位拓?fù)湓试S充分利用 LT4356 的電流限制功能。Q1以正常方式調(diào)節(jié)，限制R1和R2規(guī)定的輸出電壓。

圖 3 所示拓?fù)涞牧硪粋€(gè)好處是，Q2 與 Q1 共享 SOA 壓力。對(duì)于150V至200V范圍內(nèi)的輸入，SOA應(yīng)力在Q1和Q2之間平均分擔(dān)。在某些應(yīng)用中，這允許兩個(gè)廉價(jià)的MOSFET取代單個(gè)成本更高的特殊SOA器件。當(dāng)峰值輸入電壓要求上升到200V以上時(shí)，SOA越來越集中在Q2，串聯(lián)沒有實(shí)質(zhì)性的緩解。

圖4顯示了基于新拓?fù)涞耐暾娐?，設(shè)計(jì)用于承受高達(dá)300V的峰值輸入。如前所述，Q2的柵極被箝位在80V，因此在300V輸入時(shí)，Q2的電壓下降225V，而Q1的總電壓不超過75V。因此，Q250的電壓為2V，Q100的電壓為1V器件。通過適當(dāng)選擇Q2，可以承受更高的輸入電壓。

圖4.16V過壓穩(wěn)壓器，能夠阻斷300V瞬變。

在設(shè)計(jì)能夠承受如此高輸入電壓的電路時(shí)，重要的是要認(rèn)識(shí)到輸入端出現(xiàn)高dV/dt的可能性以及由此產(chǎn)生的后果。在電路能夠響應(yīng)之前，瞬時(shí)施加的高輸入電壓產(chǎn)生的電流僅受寄生電感和輸出電容的路徑電阻的限制。雖然大多數(shù)測試波形都規(guī)定了一些可承受的上升時(shí)間，但無限的輸入壓擺率并非不可想象，例如在臺(tái)架測試期間可能出現(xiàn)的情況。添加 Q3 是為了在這些條件下使 LT4356 的電流限制環(huán)路領(lǐng)先一步。

圖5顯示了電路承受300V尖峰的結(jié)果。CTMR尺寸適合穿越此類偏移，但持續(xù)時(shí)間較長的浪涌將被中斷，從而保護(hù) MOSFET 免受某些破壞。

圖5.圖300中電路輸入端出現(xiàn)4V尖峰的結(jié)果。

審核編輯：郭婷