为您的智能负载选择合适的保护

电子负载需要保护免受停电和波动、感性负载切换和雷击的影响。在此设计解决方案中，我们回顾了一种集成度低的典型保护解决方案，该解决方案会导致 PC 板空间效率低下和物料清单增加。我们将研究如何开发具有低R的新型集成式、高度灵活的保护ICDS（ON）提供直接、反向电压和电流保护。这些新型IC具有更小的物料清单和更好的印刷电路板空间利用率，在负载周围建立了保护周边，以增强安全性和可靠性。

介绍

保护电路是现代电子产品的无名英雄。 长电动链条，从交流线路到数字负载，没有 物质应用，穿插着保险丝和瞬态 各种尺寸和形状的电压抑制器。沿电气 路径、电应力源，例如由于以下原因引起的浪涌电流 存储电容器，停电引起的反向电流， 感性负载引起的过电压和欠压 开关或闪电 - 会损坏宝贵的电子负载。 对于构建的微处理器和存储器来说也是如此。 采用脆弱的亚微米低压技术。像 旧西部的先驱者绕着马车转，有必要 在负载周围建立保护周界以处理这些 潜在的灾难性事件。

此设计解决方案首先回顾了有效 保护方案。随后，它突出了缺点 典型的保护实施，例如高账单 材料和PC板尺寸占用。最后，它引入了一个 全新集成、高度灵活的保护IC系列，可 解决这些问题。

典型系统保护

图2显示了围绕 智能负载，例如微处理器。直流-直流 转换器—带控制装置（IC2）、同步 整流场效应管 （T3/ 74） 和相关本征二极管 （D3， D4), 以及输入和输出滤波电容器（C在- 乙外）—为微处理器供电。电压浪涌 来自 48V 电源总线 （V总线），如果直接连接到 V在愿意 对 DC-DC 转换器造成灾难性后果 及其负载。因此，前端电子保护是 必要。这里的保护是通过控制器实现的 （集成电路1），驱动两个分立式 MOSFET T1和 T2.

图2.典型的电子系统和保护。

保护电子设备必须处理故障条件，例如 过压/欠压、过流和反向电流 在其额定电压和电流范围内流动。如果 预期电压浪涌超过保护电子设备 这里讨论的评级，额外的保护层可以是 添加，以滤波器和瞬态电压抑制的形式 （TVS） 设备。

过压保护

如果DC-DC转换器的最大工作电压为60V， 保护器 IC 主要由一个 MOSFET 开关组成 （T2），在此操作范围内关闭并在上方打开 它。相关的本征二极管D2在以下情况下反向偏置 过压，不起作用。T 的存在1/D1在这种情况下也是无关紧要的，与 T1完全“开启”。

过流保护

即使输入电压被限制在允许的范围内 操作范围，问题可能会持续存在。上行电压 波动会产生高 CdV/dt 浪涌电流，该浪涌电流可能 熔断保险丝或使系统过热，降低其可靠性。 因此，保护IC必须配备限流器 机制。

反向电流保护

MOSFET 漏极和源极之间的本征二极管为 MOSFET“导通”时反向偏置，正向偏置 当 MOSFET 电压极性反转时。由此可见， T2本身不会阻塞负输入电压。这些可以 意外发生，例如，在负瞬态期间 或停电时，当输入电压（V总线在图 2） 中，是 低电平或不存在且 DC-DC 转换器输入电容 （C在) 通过本征二极管D为电源总线供电2.要阻止 反向电流，晶体管T1，与其本征二极管一起放置 D1反对负电流流动，是必要的。结果 是两个 MOSFET 的昂贵背靠背配置，具有 它们的本征二极管相反偏置。

集成背靠背 MOSFET

如果离散，则对背靠背配置的需求是显而易见的 使用MOSFET，如图2所示，如果 保护是单片的，即当控制电路 和 MOSFET 集成在单个 IC 中。许多集成 配备反向电流保护的保护IC 利用 单个 MOSFET，具有额外的开关预防措施 器件体二极管，无论 MOSFET 如何，均可反向偏置 极化。此实现方案适用于 5V MOSFET， 在源和 排水。源体和漏极体最大工作电压 在这里是一样的。在我们的例子中，高压MOSFET不是 对称，只有排水管设计为承受高 相对于身体的电压。高压MOSFET的布局 更为关键，具有优化 R 的高压 MOSFETDS（ON）来 只有源短路到身体。底线，高压 （> 5V）集成解决方案必须采用背靠背 配置也是如此。

电机驱动应用

在电机驱动器应用中，直流电机电流由PWM控制 带 MOSFET 桥式驱动器。在关闭部分期间 PWM控制周期，电流再循环 回到输入电容，有效地实现能量 恢复方案。在这种情况下，反向电流保护不是 要求。

传统分立式解决方案

图3显示了PC板面积方面的高成本 和物料清单，利用离散实现，如 图2中的那个（24V在，-100V至+40V保护）。电脑 电路板面积为70mm2.

图3.传统分立式保护（70mm2).

集成解决方案

图 4 显示了集成控件和 功率MOSFET在同一IC中，封装在3mm×3mm中， TDFN-EP 封装。在这种情况下，PC 板面积占用为 低至分立解决方案的大约 40%（28mm2).

图4.集成保护（28mm2)

集成保护系列

MAX17608/MAX17609/MAX17610系列可调 过压和过流保护器件提供 此类集成解决方案的示例。它具有一个210mΩ的低电阻， 导通电阻集成场效应管设备保护下游 从正负输入电压故障到最高 ±60V.过压锁定阈值 （OVLO） 可通过 可选外部电阻器，可连接 5.5V 至 60V 之间的任何电压。 此外，还调整了欠压锁定阈值 （UVLO） 可选外部电阻器，电压介于 4.5V 之间 和 59V。它们具有可编程限流保护功能 高达 1A。限流阈值可通过以下方式编程 将合适的电阻连接到SETI引脚。The MAX17608 MAX17610阻断反向电流，而 MAX17609允许电流反向流动。 这些器件还具有热关断保护功能，可防止 内部过热。它们采用小型 12 引脚 （3mm × 3毫米）TDFN-EP封装。这些器件的工作温度范围为 -40°C 至 +125°C 扩展温度范围。

结论

电子负载需要保护免受电源影响 中断和波动、感性负载切换以及 闪电。我们回顾了一个典型的保护解决方案，其 集成度低，导致效率低下 的 PC 板空间和高物料清单。一个新的家庭 集成、高度灵活、低 RDS（ON）保护 IC 提供 直接和反向电压和电流保护，带 最小物料清单和 PC 板空间占用。 对于MAX17608、MAX17609和MAX17610，“货车”是 紧密地圈起来，在负载周围建立保护周边 增强的安全性和可靠性。

审核编辑：郭婷