汽車用開關(guān)穩(wěn)壓器提供輸入瞬時(shí)電壓保護(hù)

一個(gè)簡單的方案保護(hù)汽車用開關(guān)穩(wěn)壓器承受瞬間50V電壓。

工程師經(jīng)常要面對(duì)電壓穩(wěn)壓器遭遇高于輸入供電范圍的瞬間高壓后，替換穩(wěn)壓器的困難。這個(gè)情形通常在汽車應(yīng)用中，高壓交流發(fā)電機(jī)負(fù)載泵瞬變可以產(chǎn)生36到75V的電壓，持續(xù)長達(dá)400ms。設(shè)計(jì)人員必須在能經(jīng)受住這樣大限度輸入電壓的穩(wěn)壓器或使用輸入保護(hù)方案之間做出選擇。本設(shè)計(jì)方案的簡單電路提供了利用20V 3MHz穩(wěn)壓器的低成本高效率方法，鉗位電池輸入端出現(xiàn)瞬間高達(dá)50V的電壓。用這個(gè)電路，設(shè)計(jì)以相對(duì)的低費(fèi)用實(shí)現(xiàn)小型全焊盤，因?yàn)殡S同更低壓的器件一起的3MHz工作必須能夠承受50V電壓。

輸入保護(hù)器件由Q1、R1、D1、C5和D2的一半組成（圖1）。上電時(shí)，N溝道MOSFET的Q1源極處于地電壓，當(dāng)R1將電池電壓供到門極時(shí)，Q1打開。一旦輸入電壓大于IC1的最小2.74V，LM2734Z穩(wěn)壓器開始工作，其通過D3、D4和CB組成的自舉電路充電。然后，D3近似VOUT–VFD（前項(xiàng)壓降）的這個(gè)自舉電壓傳輸?shù)絈1的門源極。電容C5在自舉二極管關(guān)閉的時(shí)間內(nèi)，維持門極驅(qū)動(dòng)。

在正常工作的條件下，例如，電池電壓為8到18V，D1不能限制Q1的傳導(dǎo)，門極電壓跟蹤到高于輸入供電電壓幾乎2.5V，低電壓從電池電壓下降到LM2734Z的輸入電壓。然而，當(dāng)輸入電壓增加到D1設(shè)置的門限以上時(shí)，輸入電壓到LM2734Z穩(wěn)壓器的D1 zener電壓，減去Q1的門限電壓，或幾乎20–2V=18V，正好低于LM2734Z 的絕對(duì)最大值24V。選擇Q1需要仔細(xì)考慮穩(wěn)態(tài)和熱瞬時(shí)條件下的最大輸入電壓、門源極電壓限和功耗。

Q1 SI1470DN N溝道MOSFET用30V+20V(zener二極管D1電壓)漏源極電壓(VDS)提供了50V的保護(hù)，在2.5V門源極電壓處有95mΩ的阻抗，來自高熱效的SC70-6封裝。對(duì)一般應(yīng)用，穩(wěn)壓器的輸出電壓不足以完全打開挑選的保護(hù)MOSFET，所以可以增加帶隔離zener 參考的自舉電壓，LM2734Z的數(shù)據(jù)手冊(cè)見參考文獻(xiàn)1。

作者：Kevin Daugherty, National Semiconductor, Novi, MI