汽車用開關(guān)穩(wěn)壓器提供輸入瞬時電壓保護

一個簡單的方案保護汽車用開關(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。這個情形通常在汽車應(yīng)用中，高壓交流發(fā)電機負載泵瞬變可以產(chǎn)生36到75V的電壓，持續(xù)長達400ms。設(shè)計人員必須在能經(jīng)受住這樣大限度輸入電壓的穩(wěn)壓器或使用輸入保護方案之間做出選擇。本設(shè)計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50V的電壓。用這個電路，設(shè)計以相對的低費用實現(xiàn)小型全焊盤，因為隨同更低壓的器件一起的3MHz工作必須能夠承受50V電壓。

輸入保護器件由Q1、R1、D1、C5和D2的一半組成（圖1）。上電時，N溝道MOSFET的Q1源極處于地電壓，當R1將電池電壓供到門極時，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（前項壓降）的這個自舉電壓傳輸?shù)絈1的門源極。電容C5在自舉二極管關(guān)閉的時間內(nèi)，維持門極驅(qū)動。

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，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，當輸入電壓增加到D1設(shè)置的門限以上時，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 的絕對最大值24V。選擇Q1需要仔細考慮穩(wěn)態(tài)和熱瞬時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，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)手冊見參考文獻1。

作者：Kevin Daugherty, National Semiconductor, Novi, MI