经典过压保护电路

经典过压保护电路

过压保护器件需要修改电路讨论两种类似应用解决方案： 增大电路的最大输入电压增

加一个电阻和齐纳二极管，用来对IN 的电压进行箝位利用输出端电容储能 引言

MAX6495–MAX6499/MAX6397/MAX6398 过压保护(OVP)器件用于保护后续电路免受甩

负载或瞬间高压的破坏。器件通过控制外部串联在电源线上的n 沟道MOSFET 实现。当电

压超过用户设置的过压门限时，拉低MOSFET 的栅极，MOSFET 关断，将负载与输入电源

断开。过压保护(OVP)器件数据资料中提供的典型电路可以满足大多数应用的需求(图1)。

然而，有些应用需要对基本电路进行适当修改。本文讨论了两种类似应用：增大电路的最大

输入电压，在过压情况发生时利用输出电容存储能量。

图 1. 过压保护的基本电路

增加电路的最大输入电压

虽然图 1 电路能够工作在72V 瞬态电压，但有些应用需要更高的保护。因此，如何提高OVP

器件的最大输入电压是一件有意义的事情。图2 所示电路增加了一个电阻和齐纳二极管，用

来对IN 的电压进行箝位。如果增加一个三极管缓冲器(图3)，就可以降低对并联稳压器电流

的需求，但也提高了设计成本。

图 2. 增大最大输入电压的过压保护电路

图 3. 通过三极管缓冲器增大输入电压的过压保护电路齐纳二极管的选择，要求避免在正

常工作时消耗过多的功率，并可承受高于输入电压最大值的电压。此外，齐纳二极管

的击穿

电压必须小于OVP 的最大工作电压(72V)，击穿时齐纳二极管电流最大。串联电阻(R3)

既要足够大，以限制过压时齐纳二极管的功耗，又要足够小，在最小输入电压时能够维持

OVP 器件正常工作。图 2 中电阻R3 的阻值根据以下数据计算：齐纳二极管D1 的击穿电

压为54V；过压时峰值为150V，齐纳二极管的功率小于3W。根据这些数据要求，齐纳二

极管流过的最大电流为： 3W/54V = 56mA 根据这个电流，R3 的下限为： (150V -

54V)/56mA = 1.7kΩ R3 的峰值功耗为： (56mA)2 × 1.7kΩ = 5.3W 如果选择比5.3W

对应电阻更小的阻值，则会在电阻和齐纳二极管上引起相当大的功率消耗。为了计算电阻

R3 的上限，必须了解供电电压的最小值。保证MAX6495 正常工作的最小输入电压为5.5V。

例如，假设供电电压的最小值为6V，正常工作时R3 的最大压降为500mV。由于MAX6495

的工作电流为150μA (最大)，相应电阻的最大值为： 500mV/150μA = 3.3kΩ 图 2 中的

R3 设置为2kΩ，可以保证供电电压略小于6V 时OVP 器件仍可以正常工作。注意，发生

过压故障时，R3 和D1 (图2)需要耗散相当大的功率。如果过压条件持续时间较长(如：几十

毫秒以上)，图3 所示电路或许更能胜任应用的要求。图中射极跟随器通过降低从R3 与D1

节点抽取的电流大大增加R3 所允许的最大值。以β值为100 的三极管为例，此时150μA

的器件工作电流变成1.5μA。这种情况下，不能忽略5μA 的二极管反向漏电流。R3 为10k

Ω，因此，由于漏电流在R3 上产生的压降会达到50mV。在 IN 和GND 间使用一个1μF

(最小值)的陶瓷电容。确保器件的电压范围满足输入电压的要求，须注意MOSFET 的

VDS_MAX 额定值。

利用输出端电容储能

发生过压时，典型应用电路能够对输出电容自动放电，以保护下游电路(图4)，有些应用需

要利用输出电容储存能量，并且能够在瞬间高压的条件下继续维持下游电路的供电，利用图

5 电路可以达到这一目的。

图 4. 典型的限压电路提供输出电容放电通道 MAX6495–MAX6499/MAX6397/MAX6398

通过内部100mA 的电流源(见图4)连接到GATE 输出，以对栅极电容和输出电容放电。电流

源先对GATE 放电(电流I1，绿色箭头)，直到GATE 的电压等于OUTFB 电压，然后断开FET，

电流源继续降低GATE 电压，最后，直到内部的箝位二极管变为正向偏置，对输出电容放

电(电流I2，红色箭头)。

图5. 带有输出电容储能功能的过压限制电路如果 OUTFB 没有连接，则断开了通过箝位

二极管放电的通路，不再对输出电容放电。然而，MOSFET 的栅极就不再有保护箝位二极

管，VGS_MAX 有可能超出额定值。在 MOSFET 源极和栅极之间增加一个外部箝位二极

管(图5 中的D1)可重新建立输出