電路保護(hù)放大器輸出免受過(guò)壓影響

為了在意外直接連接到汽車(chē)電池電壓時(shí)保護(hù)音頻放大器和其他汽車(chē)電子電路，請(qǐng)?zhí)砑铀倦娐罚ú⒙?lián)穩(wěn)壓器、二極管和與每個(gè)音頻路徑串聯(lián)的 n 溝道 MOSFET）。

汽車(chē)電子產(chǎn)品的一個(gè)普遍要求是，任何直接連接到線束的設(shè)備都必須能夠承受電池電壓的短路。雖然殘酷，但這一要求對(duì)于可靠性和安全性是必要的。需要這種保護(hù)的一個(gè)例子是在汽車(chē)內(nèi)部產(chǎn)生指示燈噪聲的音頻放大器。雖然在較低的電壓（3.3V或5V）下工作，但它必須能夠脫離整個(gè)電池電壓。適用于這些放大器的保護(hù)網(wǎng)絡(luò)（圖1）也可用于其他汽車(chē)電路。

圖1.該輸出保護(hù)電路提供針對(duì)過(guò)壓故障的連續(xù)保護(hù)。

雙通道 n 溝道 MOSFET 將放大器輸出與線束斷開(kāi)，以響應(yīng)任一輸出上的高壓條件。MOSFET（M1A 和 M1B）通常導(dǎo)通，其柵極由 11V 齊納二極管 （D4） 及其偏置元件驅(qū)動(dòng)至約 11V。雙通道二極管D3為每路輸出端的直流電壓提供二極管OR連接，從而產(chǎn)生控制并聯(lián)穩(wěn)壓器U2（MAX8515）輸出的電壓。所示電路保護(hù)U1，這是一款1.4W AB類(lèi)放大器（MAX9716），適用于上述應(yīng)用（聲音警告和汽車(chē)駕駛員指示）。

正常工作期間，放大器輸出的直流分量為V的一半抄送電源（本例中為2.5V，其中V抄送= 5V）。MOSFET 通過(guò) 11V 柵極驅(qū)動(dòng)得到充分增強(qiáng)，并聯(lián)穩(wěn)壓器輸出處于關(guān)斷狀態(tài)，因?yàn)槠浞答佪斎?（引腳 5） 低于內(nèi)部 0.6V 門(mén)限。如果任一輸出超過(guò)5V，電流通過(guò)D3流入R5/R6分壓器，將反饋端子拉到其閾值以上。然后，并聯(lián)穩(wěn)壓器輸出將 MOSFET 柵極電壓從 11V 幾乎拉至地，從而通過(guò)關(guān)閉 MOSFET 來(lái)阻斷放大器的高電壓。MOSFET 可輕松承受連續(xù)輸出電壓，當(dāng)短路被移除時(shí)，電路將恢復(fù)正常工作。由于電路不會(huì)立即響應(yīng)，因此包括兩個(gè)齊納二極管（D1和D2），以便在故障條件開(kāi)始時(shí)提供保護(hù)。

圖2的波形表示一個(gè)工作電路。其中一個(gè)放大器輸出（頂部跡線，深藍(lán)色）是一個(gè)偏置在2.5V DC的1kHz正弦波。第二條跡線（青色）是線束上看到的信號(hào)。它也以 1kHz 正弦波偏置 2.5V DC 開(kāi)始，但在 200μs 時(shí)短路至 18V 電源。第三條走線（洋紅色）是并聯(lián)穩(wěn)壓器輸出，最初偏置在11V，但響應(yīng)過(guò)壓條件而被拉至地。第四條走線（綠色）是線束中的電流。最初是正弦波，該電流在過(guò)壓條件下降至零。

圖2.在圖 1 中，U1 的兩個(gè)音頻輸出（頂部走線）中的一個(gè)在其外部端子意外接觸 18V 電源電壓（第二條走線）時(shí)受到保護(hù)。

所示元件針對(duì)5V工作電壓優(yōu)化了該電路。對(duì)于其他電壓，您可以調(diào)整R5/R6電阻值。并聯(lián)穩(wěn)壓器必須能夠在飽和狀態(tài)下工作，因此除了并聯(lián)輸出引腳外，還需要一個(gè)單獨(dú)的電源引腳。該電路可反復(fù)承受 28V 短路而不會(huì)損壞。

審核編輯：郭婷