汽車和工業(yè)應(yīng)用中的電源系統(tǒng)必須處理短時(shí)間的高電壓浪涌、保持負(fù)載上的調(diào)節(jié)同時(shí)避免敏感電路遭受危險(xiǎn)瞬變的損壞。常用的保護(hù)方案需要使一個(gè)串聯(lián)鐵芯電感器和高值電解旁路容器 ，并輔之以一個(gè)功率瞬態(tài)壓抑制高值電解旁路容器 ，并輔之以一個(gè)功率瞬態(tài)壓抑制(tvs)和熔絲。 這種笨拙的方法需要占用大量的電路板面積資源 — 龐大的電感器和容常是系統(tǒng)中zui高組件。即使采用了此類保護(hù)方案也不能提供針對(duì)反向輸入電壓 或源欠(這些都是汽車環(huán)境中有可能遭遇的情形) 的防護(hù) 作用。 出于避免遭受這些事件的損壞及保持輸電壓考慮， 設(shè)計(jì)人員增了一個(gè)隔離二極管，但這中的額外電壓降會(huì)導(dǎo)致功率損失的增加 。
ltc4364是一款用于負(fù)載保護(hù)和輸出保持的完整控制解決方案，其占板面積小巧，并免除了龐大笨重的組件和不希望有的電壓降。圖1示出了ltc4364的功能方框圖。該器件可驅(qū)動(dòng)兩個(gè)背對(duì)背n溝道傳輸晶體管：其一 (圖1中的m1) 負(fù)責(zé)提供電壓浪涌保護(hù)并保持向輸出提供一個(gè)穩(wěn)定的電壓，而另一個(gè) (圖1中的m2) 則充當(dāng)用于提供反向輸入保護(hù)和輸出保持的理想二極管。
另外，ltc4364還可提供針對(duì)過(guò)載和短路的保護(hù)、承受輸出電壓反向、在輸入欠壓情況下保持mosfet關(guān)斷、以及在輸入過(guò)壓情況下禁止接通或自動(dòng)重試。該器件的停機(jī)模式可將電源電流減小到低至10μa。
圖2示出了ltc4364的一種典型應(yīng)用。在正常工作條件下，ltc4364將浪涌抑制器n溝道m(xù)osfet (m1)驅(qū)動(dòng)至*導(dǎo)通，并把理想二極管n溝道m(xù)osfet (m2)的vds調(diào)節(jié)至30mv，從而zui大限度地減小了從輸入電源至負(fù)載電路的電壓降。當(dāng)vout上升到(vin– 0.7v) 時(shí)，enout引腳電平走高以啟動(dòng)負(fù)載電路。
圖2：具反向電流保護(hù)功能的浪涌抑制器可在vin上承受 200v/-24v瞬態(tài)電壓
在輸入電壓浪涌期間，ltc4364調(diào)節(jié)hgate引腳電壓，并通過(guò)mosfet m1和一個(gè)阻性分壓器對(duì)輸出電壓進(jìn)行箝位，從而把fb引腳電壓保持在1.25v。負(fù)載電路繼續(xù)運(yùn)作，且電源電壓僅有適度的增加 (如圖3所示)。
圖3：ltc4364將輸出調(diào)節(jié)在27v，而負(fù)載電路面對(duì)一個(gè)92v輸入尖峰可繼續(xù)運(yùn)作
在電流過(guò)載的情況下，ltc4364通過(guò)m1限制輸出電流以把sense和out引腳兩端的電壓保持在50mv(當(dāng)out>2.5v時(shí))。對(duì)于out低于1.5v時(shí)的嚴(yán)重輸出短路，電流限制檢測(cè)電壓將折返至 25mv以為mosfet提供額外的保護(hù) (圖4)。
圖4：電流限值的2:1折返可減小嚴(yán)重輸出短路時(shí)的mosfet應(yīng)力
當(dāng)出現(xiàn)輸出限制時(shí) (過(guò)壓 [如圖5所示] 或過(guò)流)，定時(shí)器電容器電壓斜坡上升。假如這種狀況持續(xù)的時(shí)間足夠長(zhǎng)以至于tmr引腳電壓達(dá)到1.25v，則fault引腳電平走低，以向下游電路發(fā)出“即將發(fā)生功率損失”的早期報(bào)警。在1.35v電壓下定時(shí)器將關(guān)斷mosfet，并在等待一個(gè)冷卻間隔之后再嘗試重新起動(dòng)。
圖5：ltc4364-2在過(guò)壓故障之后的自動(dòng)重試定時(shí)器序列提供了一個(gè)非常長(zhǎng)的冷卻周期(0.1%占空比)
ltc4364監(jiān)視mosfet兩端的電壓，并針對(duì)不斷增加的vcc– vout成比例地縮短關(guān)斷定時(shí)器間隔。這樣，高應(yīng)力輸出短路過(guò)程的持續(xù)時(shí)間間隔要比短暫的輕微過(guò)載更短，因而有助于確保mosfet在其安全工作區(qū)之內(nèi)運(yùn)作。
在過(guò)壓或過(guò)流情況下，ltc4364具有一個(gè)非常低的再起動(dòng)占空比 (約為0.1%)，從而可確保mosfet在因故障而被關(guān)斷之后先冷卻，然后再重新起動(dòng)。圖5示出了ltc4364-2在一個(gè)過(guò)壓故障之后的自動(dòng)重試定時(shí)器序列。
ltc4364的一個(gè)重要特性是：可在輸入電源和vcc引腳之間布設(shè)一個(gè)電流限制器件，例如一個(gè)電阻器(圖2中的r4)?，F(xiàn)在，vcc引腳上的電源瞬變可利用一個(gè)電容器 (圖2中的c1) 進(jìn)行濾波或由一個(gè)齊納二極管 (圖2中的d1) 進(jìn)行箝位。如果選擇了一個(gè)正確的mosfet m1，那么該方案將能承受遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于100v的電源瞬變。圖2中的電路可耐受高達(dá)200v的電源瞬變。
輸入電壓監(jiān)視可避免發(fā)生不想要的接通
ltc4364采用uv引腳來(lái)檢測(cè)輸入欠壓狀況 (例如：低電池電量)，并在uv引腳電壓低于1.25v時(shí)使mosfet保持關(guān)斷。另外，ltc4364還監(jiān)視輸入過(guò)壓狀況并把mosfet保持在關(guān)斷狀態(tài)，以在發(fā)生某種輸出故障情況之后執(zhí)行啟動(dòng)或再起動(dòng)操作。
在上電時(shí)，如果ov引腳電壓在100μs的上電復(fù)位延遲結(jié)束之前 (或uv引腳電壓升至1.25v以上之前) 高于1.25v，則mosfet將保持關(guān)斷，直到ov引腳電壓降至1.25v以下為止。該特性可避免當(dāng)電路板插入一個(gè)過(guò)壓電源時(shí)執(zhí)行啟動(dòng)操作，借助的方法是采用兩個(gè)分離的阻性分壓器以及用于ov和uv引腳的合適濾波電容器 (圖6)。