為您的智能負(fù)載選擇合適的保護(hù)

電子負(fù)載需要保護(hù)免受停電和波動、感性負(fù)載切換和雷擊的影響。在此設(shè)計(jì)解決方案中，我們回顧了一種集成度低的典型保護(hù)解決方案，該解決方案會導(dǎo)致 PC 板空間效率低下和物料清單增加。我們將研究如何開發(fā)具有低R的新型集成式、高度靈活的保護(hù)ICDS（ON）提供直接、反向電壓和電流保護(hù)。這些新型IC具有更小的物料清單和更好的印刷電路板空間利用率，在負(fù)載周圍建立了保護(hù)周邊，以增強(qiáng)安全性和可靠性。

介紹

保護(hù)電路是現(xiàn)代電子產(chǎn)品的無名英雄。 長電動鏈條，從交流線路到數(shù)字負(fù)載，沒有 物質(zhì)應(yīng)用，穿插著保險(xiǎn)絲和瞬態(tài) 各種尺寸和形狀的電壓抑制器。沿電氣 路徑、電應(yīng)力源，例如由于以下原因引起的浪涌電流 存儲電容器，停電引起的反向電流， 感性負(fù)載引起的過電壓和欠壓 開關(guān)或閃電 - 會損壞寶貴的電子負(fù)載。 對于構(gòu)建的微處理器和存儲器來說也是如此。 采用脆弱的亞微米低壓技術(shù)。像 舊西部的先驅(qū)者繞著馬車轉(zhuǎn)，有必要 在負(fù)載周圍建立保護(hù)周界以處理這些 潛在的災(zāi)難性事件。

此設(shè)計(jì)解決方案首先回顧了有效 保護(hù)方案。隨后，它突出了缺點(diǎn) 典型的保護(hù)實(shí)施，例如高賬單 材料和PC板尺寸占用。最后，它引入了一個(gè) 全新集成、高度靈活的保護(hù)IC系列，可 解決這些問題。

典型系統(tǒng)保護(hù)

圖2顯示了圍繞 智能負(fù)載，例如微處理器。直流-直流 轉(zhuǎn)換器—帶控制裝置（IC2）、同步 整流場效應(yīng)管 （T3/ 74） 和相關(guān)本征二極管 （D3， D4), 以及輸入和輸出濾波電容器（C在- 乙外）—為微處理器供電。電壓浪涌 來自 48V 電源總線 （V總線），如果直接連接到 V在愿意 對 DC-DC 轉(zhuǎn)換器造成災(zāi)難性后果 及其負(fù)載。因此，前端電子保護(hù)是 必要。這里的保護(hù)是通過控制器實(shí)現(xiàn)的 （集成電路1），驅(qū)動兩個(gè)分立式 MOSFET T1和 T2.

圖2.典型的電子系統(tǒng)和保護(hù)。

保護(hù)電子設(shè)備必須處理故障條件，例如 過壓/欠壓、過流和反向電流 在其額定電壓和電流范圍內(nèi)流動。如果 預(yù)期電壓浪涌超過保護(hù)電子設(shè)備 這里討論的評級，額外的保護(hù)層可以是 添加，以濾波器和瞬態(tài)電壓抑制的形式 （TVS） 設(shè)備。

過壓保護(hù)

如果DC-DC轉(zhuǎn)換器的最大工作電壓為60V， 保護(hù)器 IC 主要由一個(gè) MOSFET 開關(guān)組成 （T2），在此操作范圍內(nèi)關(guān)閉并在上方打開 它。相關(guān)的本征二極管D2在以下情況下反向偏置 過壓，不起作用。T 的存在1/D1在這種情況下也是無關(guān)緊要的，與 T1完全“開啟”。

過流保護(hù)

即使輸入電壓被限制在允許的范圍內(nèi) 操作范圍，問題可能會持續(xù)存在。上行電壓 波動會產(chǎn)生高 CdV/dt 浪涌電流，該浪涌電流可能 熔斷保險(xiǎn)絲或使系統(tǒng)過熱，降低其可靠性。 因此，保護(hù)IC必須配備限流器 機(jī)制。

反向電流保護(hù)

MOSFET 漏極和源極之間的本征二極管為 MOSFET“導(dǎo)通”時(shí)反向偏置，正向偏置 當(dāng) MOSFET 電壓極性反轉(zhuǎn)時(shí)。由此可見， T2本身不會阻塞負(fù)輸入電壓。這些可以 意外發(fā)生，例如，在負(fù)瞬態(tài)期間 或停電時(shí)，當(dāng)輸入電壓（V總線在圖 2） 中，是 低電平或不存在且 DC-DC 轉(zhuǎn)換器輸入電容 （C在) 通過本征二極管D為電源總線供電2.要阻止 反向電流，晶體管T1，與其本征二極管一起放置 D1反對負(fù)電流流動，是必要的。結(jié)果 是兩個(gè) MOSFET 的昂貴背靠背配置，具有 它們的本征二極管相反偏置。

集成背靠背 MOSFET

如果離散，則對背靠背配置的需求是顯而易見的 使用MOSFET，如圖2所示，如果 保護(hù)是單片的，即當(dāng)控制電路 和 MOSFET 集成在單個(gè) IC 中。許多集成 配備反向電流保護(hù)的保護(hù)IC 利用 單個(gè) MOSFET，具有額外的開關(guān)預(yù)防措施 器件體二極管，無論 MOSFET 如何，均可反向偏置 極化。此實(shí)現(xiàn)方案適用于 5V MOSFET， 在源和 排水。源體和漏極體最大工作電壓 在這里是一樣的。在我們的例子中，高壓MOSFET不是 對稱，只有排水管設(shè)計(jì)為承受高 相對于身體的電壓。高壓MOSFET的布局 更為關(guān)鍵，具有優(yōu)化 R 的高壓 MOSFETDS（ON）來 只有源短路到身體。底線，高壓 （> 5V）集成解決方案必須采用背靠背 配置也是如此。

電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用

在電機(jī)驅(qū)動器應(yīng)用中，直流電機(jī)電流由PWM控制 帶 MOSFET 橋式驅(qū)動器。在關(guān)閉部分期間 PWM控制周期，電流再循環(huán) 回到輸入電容，有效地實(shí)現(xiàn)能量 恢復(fù)方案。在這種情況下，反向電流保護(hù)不是 要求。

傳統(tǒng)分立式解決方案

圖3顯示了PC板面積方面的高成本 和物料清單，利用離散實(shí)現(xiàn)，如 圖2中的那個(gè)（24V在，-100V至+40V保護(hù)）。電腦 電路板面積為70mm2.

圖3.傳統(tǒng)分立式保護(hù)（70mm2).

集成解決方案

圖 4 顯示了集成控件和 功率MOSFET在同一IC中，封裝在3mm×3mm中， TDFN-EP 封裝。在這種情況下，PC 板面積占用為 低至分立解決方案的大約 40%（28mm2).

圖4.集成保護(hù)（28mm2)

集成保護(hù)系列

MAX17608/MAX17609/MAX17610系列可調(diào) 過壓和過流保護(hù)器件提供 此類集成解決方案的示例。它具有一個(gè)210mΩ的低電阻， 導(dǎo)通電阻集成場效應(yīng)管設(shè)備保護(hù)下游 從正負(fù)輸入電壓故障到最高 ±60V.過壓鎖定閾值 （OVLO） 可通過 可選外部電阻器，可連接 5.5V 至 60V 之間的任何電壓。 此外，還調(diào)整了欠壓鎖定閾值 （UVLO） 可選外部電阻器，電壓介于 4.5V 之間 和 59V。它們具有可編程限流保護(hù)功能 高達(dá) 1A。限流閾值可通過以下方式編程 將合適的電阻連接到SETI引腳。The MAX17608 MAX17610阻斷反向電流，而 MAX17609允許電流反向流動。 這些器件還具有熱關(guān)斷保護(hù)功能，可防止 內(nèi)部過熱。它們采用小型 12 引腳 （3mm × 3毫米）TDFN-EP封裝。這些器件的工作溫度范圍為 -40°C 至 +125°C 擴(kuò)展溫度范圍。

結(jié)論

電子負(fù)載需要保護(hù)免受電源影響 中斷和波動、感性負(fù)載切換以及 閃電。我們回顧了一個(gè)典型的保護(hù)解決方案，其 集成度低，導(dǎo)致效率低下 的 PC 板空間和高物料清單。一個(gè)新的家庭 集成、高度靈活、低 RDS（ON）保護(hù) IC 提供 直接和反向電壓和電流保護(hù)，帶 最小物料清單和 PC 板空間占用。 對于MAX17608、MAX17609和MAX17610，“貨車”是 緊密地圈起來，在負(fù)載周圍建立保護(hù)周邊 增強(qiáng)的安全性和可靠性。

審核編輯：郭婷