盘旋货车：为您的智能负载选择正确的保护IC

本文回顾了有效的保护计划的基本特征，突出了典型的保护实施的缺点（例如，材料清单和PC董事会规模的高度职业），并引入了一个新的集成，高度灵活的保护IC的家族，以解决这些问题。

保护电路是现代电子产品的无名英雄。从交流线到数字载荷的长电链，无论应用如何，都散布着所有尺寸和形状的熔断器和瞬态电压抑制器。沿着电路路径，电气应力源（例如由于储能，由于电动停电，过电压和由电感载荷开关或闪电引起的电压而引起的反向电流）会损害宝贵的电子负载。对于微观和记忆，它是由脆弱的亚微米，低压技术构建的。就像旧西部的开拓者盘旋货车一样，有必要在负载周围建立保护周边，以处理这些潜在的灾难性事件（图1）。

图1。无保护的CPU着火。

典型的系统保护

图2显示了围绕智能负载的典型系统保护方案，例如微处理器。DC-DC转换器 - 配有控件（IC₂），同步整流MOSFET（t₃，t₄）和相关的内在二极管（D₃，d₄），输入和输出滤波器电容器（C_在， C_出去） - 为微处理器提供动力。来自48V电源总线的电压振荡（V_公共汽车），如果直接连接到V_在，将对DC-DC转换器及其负载产生灾难性后果。因此，有必要前端电子保护。这里的保护是用控制器实施的（ic₁）驾驶两个离散MOSFET t₁和T₂。

图2。典型的电子系统和保护

保护电子必须能够处理故障条件，例如在其电压和电流额定值的范围内过电压/欠压，过电流和反向电流。如果此处讨论的预期电压激增超过了保护电子等级，则可以以过滤器和瞬态电压抑制（TVS）设备的形式添加其他保护层。

过电压保护

如果DC-DC转换器最大工作电压为60V，则保护器IC基本上由MOSFET开关组成（t₂）在此操作范围内接近并在其上方打开。相关的固有二极管D₂在过电压的情况下，反向偏见，并且没有任何作用。t的存在₁/d₁在这种情况下也无关紧要，t₁全开'。

过流保护

即使将传入电压限制在允许的操作范围内，问题也可以持续存在。向上的电压波动会产生高CDV/DT电流电流，该电流可能会吹出保险丝或过热系统，从而降低其可靠性。因此，保护​​IC必须配备当前的限制机制。

反向电流保护

当MOSFET在MOSFET电压极性逆转时，MOSFET“启用”并向前偏向时，MOSFET在排水和源之间的固有二极管会反向偏置。这就是T₂本身无法阻止负输入电压。这些可能是偶然发生的，例如在负瞬态或电源中断期间，当输入电压时（v_公共汽车在图2中）是低或不存在的，DC-DC转换器输入电容器（C_在）通过固有二极管D馈电线₂。要阻止反向电流，晶体管t₁，放置其内在二极管D₁反对负电流是必要的。结果是两种MOSFET的背靠背配置及其内在二极管相反。

背靠背的MOSFET集成

如果使用离散的MOSFET，则需要背靠背配置，例如图2中的离散MOSFET，并且如果保护电路和MOSFET集成到单个IC中时，则保护性不太明显。许多配备了反向电源保护的集成保护IC都采用了单个MOSFET，无论MOSFET极化如何，都可以将设备车身二极管切换为反向偏置的其他预防措施。该实现与5V MOSFET非常有效，5V MOSFET具有相对的结构相对于来源和排水。源体和排水体最大手术电压在这里相同。在我们的情况下，高压MOSFET不是对称的，只有排水量才能承受相对于身体的高压。高压MOSFET的布局更为关键，HV MOSFET具有优化的R_DS（ON）仅带有源头短的源。底线，高压（> 5V）集成解决方案也将必须使用背对背配置。

电动机驱动应用

在电机驱动器应用中，直流电流电流由PWM与MOSFET桥驱动器控制。在PWM控制周期的外部，电流循环回输入电容器，有效地实施了能量回收方案。在这种情况下，不要求反向电流保护。

传统的离散解决方案

图3说明了使用PC板区域和材料清单的高成本，它利用了像图2中的离散实施一样（24_Vin，-100至 +40V保护）。PC板区域为70mm²。

图3。传统的离散保护（70mm²）

集成解决方案

图4显示了将控制和功率MOSFET集成在同一IC中的优点，该IC包装在3mm x 3mm，TDFN-EP包装中。在这种情况下，PC板区域职业约为离散解决方案的40％（28mm²）。

图4。集成保护（28mm²）

综合保护家庭

一个可调的过电压和过度电流保护设备的新家族提供了这样一种集成解决方案的示例。它具有低210MΩ的低阻抗整合FET。这些设备可保护下游电路免受+/- 60V高达+/- 60V的正输入电压故障。用可选的外部电阻调整过电压锁定阈值（OVLO），以在5.5V和60V之间的任何电压。同样，通过可选的外部电阻器调整了欠压锁定阈值（UVLO），以在4.5V和59V之间的任何电压。它们具有可编程的电流限制保护，最高为1A。可以通过将合适的电阻连接到SETI引脚来编程当前限制阈值。Max17608和Max17610块电流沿相反方向流动，而Max17609允许向反向流动的电流。这些设备还具有防热关闭保护，以防止内部过热。它们有一个小的12针（3mm x 3mm）TDFN-EP包装。 The devices operate over the -40°C to +125°C extended temperature range.

结论

电子载荷需要保护免受停电和波动的影响，电感载荷开关和闪电的影响。我们审查了一种典型的保护解决方案，其集成水平较低，从而导致PC板空间和高材料清单的效率低下。一个综合，高度灵活，低r的新家庭_DS（ON）保护ICS通过最低材料清单和PC板空间职业提供直接和反向电压和电流保护。有了正确的保护IC，“货车”被紧密地盘旋，在负载周围建立了一个保护量，以增强安全性和可靠性。

本文由Nazzareno Rossetti和约翰·伍德沃德。

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