防止電源電壓瞬變的串聯(lián)保護電路

　　低壓電源線(xiàn)上的瞬變電壓幅值有時(shí)能達到標稱(chēng)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(guò)電壓的常用方法是增加并聯(lián)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(huán)境不可接近或者需要不間斷工作而要求使用高壓串聯(lián)保護電路（而不是并聯(lián)嵌位電路）。圖1所示串聯(lián)保護電路使用一個(gè)串聯(lián)的高壓N溝道MOSFET電源開(kāi)關(guān)Q₁和一個(gè)快速過(guò)電壓探測器來(lái)關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)。電源開(kāi)關(guān)和串聯(lián)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(guò)電壓。

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

　　在這種用12V標稱(chēng)電壓電源線(xiàn)提供1A負載電流的電路中，一個(gè)高端開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器IC₁對完全接通的電源開(kāi)關(guān)提供偏置。你可以通過(guò)改變D₁和Q₁來(lái)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(gè)在電源電壓高于10V時(shí)才能工作的欠壓鎖定電路。為防止出現過(guò)壓，該電路使用一個(gè)由3只晶體管組成的、無(wú)偏置電流的、50納秒過(guò)電壓探測器，該探測器在當輸入電壓達到20V左右時(shí)起觸發(fā)作用。此時(shí)，Q4將電源電壓的柵極快速對地短路，強行關(guān)閉電源。升高的過(guò)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(guò)2.2kΩ電阻器，產(chǎn)生一個(gè)使Q₂導通的偏置電壓。Q2導通引發(fā)一系列快速的動(dòng)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(méi)有影響。

　　你可以這樣來(lái)驗證該電路的性能：該電路在12V電源電壓下輸出1A電流時(shí)，在電源電壓上加一個(gè)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(shí)間為1ms。該電路在正常工作時(shí)吸收20mA電流，其中3mA被過(guò)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(jìn)行高溫設計計算時(shí)，需要密切關(guān)注其他電路元件產(chǎn)生的漏電流。

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