在當今眾多的電子應(yīng)用場景中，防止過壓是一個至關(guān)重要的問題。過壓可能會對電子設(shè)備造成不可逆的損害，影響設(shè)備的正常運行，甚至導致整個系統(tǒng)的故障。本文將深入闡釋如何巧妙利用保護電路來消除過壓，為電子設(shè)備的穩(wěn)定運行保駕護航。

過壓產(chǎn)生的原因及初步保護措施

在配電系統(tǒng)中，高負載的快速斷開可能會引發(fā)過壓現(xiàn)象。為了保護連接到同一電源的其他負載，采取浪涌保護措施是非常必要的。以一個額定電源電壓為 24V 的工業(yè)應(yīng)用為例，圖 1 展示了一個保護電路的布局，在待保護的電子電路前端使用了 LT4363。
通常情況下，當出現(xiàn)過壓時，我們期望受到保護的電子設(shè)備能夠保持不間斷地運行。這就對保護電路提出了較高的要求，它需要使斷路器（圖 1 中的 Q1）在線性范圍內(nèi)工作。在過壓期間，MOSFET 既不會完全關(guān)斷，也不會完全導通，而是處于部分導通狀態(tài)。在這種工作狀態(tài)下，它就像一個電阻，過壓會在其上產(chǎn)生壓降。這樣，升高的電壓所蘊含的能量會在 MOSFET Q1 中轉(zhuǎn)化為熱量。然而，根據(jù)所選 MOSFET 的不同，它只能在一定時間內(nèi)承受這種熱量，之后便會因過熱而損壞。

MOSFET 的安全工作區(qū)（SOA）曲線

圖 2 顯示了 MOSFET 的典型安全工作區(qū)（SOA）曲線。SOA 曲線具有重要的意義，它定義了器件在不同電壓降下可承載的電流大小，以及能夠持續(xù)承載該電流的時長。如果我們希望有更大的電流長時間流過 MOSFET，就必須選擇 SOA 范圍更大的 MOSFET。但需要注意的是，SOA 的范圍越大，MOSFET 的尺寸也就越大，這同樣會增加元件的成本。
為了實現(xiàn)元件尺寸的優(yōu)化，我們通常會選用盡可能小的 MOSFET，并確保其安全運行。這意味著所選的 MOSFET 既不能尺寸過大，又要在實際應(yīng)用中充分利用其 SOA 的大部分范圍。要做到這一點，控制器 IC 就需要能夠精確識別工作狀態(tài)，以判斷 MOSFET 的運行是否處于 SOA 的安全范圍內(nèi)。然而，許多控制器 IC 僅僅測量流過 MOSFET 的電流，若還能了解 MOSFET 兩端的電壓降，那就更好了。

LT4363 浪涌保護器件的優(yōu)勢

LT4363 浪涌保護器件的出現(xiàn)，為解決上述問題提供了一個很好的方案。它不僅會考慮流過 MOSFET 的電流大小，還會考慮源極和漏極之間施加的電壓。這樣一來，MOSFET 能夠在線性模式下更安全地運行，而且也許能夠選擇尺寸更小的 MOSFET，進而降低系統(tǒng)成本。
這種保護機制的工作原理是，根據(jù)所測量的電流和壓降，對圖 1 中 TMR 引腳上的定時電容器進行充電。如果電容器上的電壓上升到 1.275V 以上，就會發(fā)出警告。而當電壓高于 1.375V 時，MOSFET 會完全關(guān)斷，以實施保護。
圖 3 顯示了圖 1 中 LT4363 的定時電容器上的電壓如何由于圖 1 中 MOSFET Q1 上的 VDS 電壓而上升。對于流過 MOSFET Q1 的電流，同樣有類似的充電圖示。這些參數(shù)可確保不會超出 MOSFET 的 SOA 曲線，不僅實現(xiàn)了安全運行，也起到了過壓保護的作用。