過(guò)壓保護及瞬態(tài)電壓抑制電路設計

　　利用電池供電的移動(dòng)設備通常需要通過(guò)外置的 AC適配器對系統電池進(jìn)行充電。而不同供電電壓的設備間往往共用著(zhù)相似的電源插座和插頭，這些不同電壓標準的適配器往往會(huì )給用戶(hù)帶來(lái)潛在的錯插風(fēng)險，可能導致設備因過(guò)高的電壓而燒毀。另一方面，來(lái)自 AC適配器前端的浪涌或者電網(wǎng)的不穩定也有可能導致適配器的輸出電壓超越設備所能承受的范圍。因此，在移動(dòng)設備設計中就有必要加入充電端口的過(guò)壓保護電路，以避免上述情況對設備后端電路的破壞。

　　本文介紹的過(guò)壓保護電路由過(guò)壓保護開(kāi)關(guān)(OVP Switch)和瞬態(tài)電壓抑制器 (TVS)組成(如圖1)，可實(shí)現完善可靠的抗持續高電壓和瞬間沖擊電壓的功能。

　　圖1

　　在整個(gè)方案中，核心部分器件為過(guò)壓保護開(kāi)關(guān)，以美國研諾邏輯科技有限公司(AATI)的過(guò)壓保護開(kāi)關(guān) AAT4684為例，過(guò)壓保護開(kāi)關(guān)的內部主要是由控制邏輯電路和 PMOS管組成，當 OVP端的檢測電壓高于特定電壓閾值之后，邏輯電路就會(huì )通過(guò)柵極關(guān)斷 PMOS的溝道。由于該 PMOS管擁有較高的持續性耐壓(28V)，因此可以保護后端的元器件不會(huì )因前端電源輸入異常高壓而燒毀(其內部原理如圖2所示)。

　　圖2：AAT46842 內部原理圖。

　　通過(guò)以下實(shí)驗可以說(shuō)明當過(guò)壓保護開(kāi)關(guān)的輸入端出現過(guò)高電壓時(shí)它對后端電路所起到的保護作用。

　　圖3所示為測試所用電路原理圖，輸入端為 12V平穩直流源，電源通過(guò)一段長(cháng)度為 1米的導線(xiàn)與 AAT4684的輸入端相連， CH1為 AAT4684輸入電壓的測試點(diǎn)， CH 2為 AAT4684輸出電壓的測試點(diǎn)，CH3為其輸出電流探測點(diǎn)。將 AAT4684的 OVP保護電壓設為 6V(即當電壓超過(guò) 6V后，開(kāi)關(guān)管立刻關(guān)閉，以保護輸出端的電路)。為體現實(shí)際應用中 AC適配器的插拔情況，對系統的上電過(guò)程通過(guò)導線(xiàn)和電源的機械性拔插來(lái)實(shí)現。

　　圖3：測試所用電路原理圖。

　　由圖4所示的波形中可以到，在電路上電的時(shí)刻，輸入端的電壓很快超過(guò)了 6V并最終穩定在了 12V左右，而輸出端電壓由于 OVP開(kāi)關(guān)的作用，始終維持在 0V電壓，即 AAT4684輸出端之后的電路不會(huì )因過(guò)高的輸入電壓而受到影響，后端電路器件在此時(shí)受到了 AAT4684的過(guò)壓保護。