在電子電路設(shè)計(jì)中，敏感電路的保護(hù)至關(guān)重要。想象一下，如果有人誤將 24V 電源連接到 12V 電路上，或者電源線和接地線因疏忽而反接，又或者電路工作在輸入電源會(huì)瞬變至非常高壓甚至低于地電位的嚴(yán)酷環(huán)境中，哪怕這些情況發(fā)生的概率極低，一旦出現(xiàn)，都可能會(huì)徹底損壞電路板。因此，為敏感電路提供過壓及電源反接保護(hù)是電子工程師們必須要解決的問題?！　鹘y(tǒng)上，為了隔離負(fù)電源電壓，設(shè)計(jì)人員通常會(huì)采用兩種方法。一種是在電源上串聯(lián)一個(gè)功率二極管，另一種是使用 P 溝道 MOSFET。然而，這兩種方法都存在明顯的缺點(diǎn)。功率二極管不僅會(huì)占用寶貴的板級(jí)空間，還會(huì)在高負(fù)載電流下消耗大量的功率。P 溝道 MOSFET 的功耗雖然低于串聯(lián)二極管，但 MOSFET 以及所需的驅(qū)動(dòng)電路會(huì)導(dǎo)致成本增加。而且，這兩種方法都犧牲了低電源操作性能，尤其是串聯(lián)二極管。更重要的是，它們都沒有提供針對(duì)過高電壓的保護(hù)，要實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)還需要更多的電路，如高電壓窗口比較器和充電泵。
　　LTC4365：獨(dú)特的解決方案
　　LTC4365 是一款獨(dú)特的解決方案，它能夠精巧而穩(wěn)健地保護(hù)敏感電路，使其免受意料之外的高電源電壓或負(fù)電源電壓的影響。該器件可以隔離高達(dá) 60V 的正電壓和低至 –40V 的負(fù)電壓，只有處于安全工作電源范圍之內(nèi)的電壓才能被傳送至負(fù)載。其僅需的外部有源組件是一個(gè)連接在不可預(yù)知的電源與敏感負(fù)載之間的雙路 N 溝道 MOSFET。
　　圖 1：完整的 12V 汽車欠壓、過壓及電源反向保護(hù)電路
　　如圖 1 所示，一個(gè)阻性分壓器負(fù)責(zé)設(shè)定用于負(fù)載與 VIN 連接 / 斷接的過壓 (OV) 和欠壓 (UV) 跳變點(diǎn)。如果輸入電源漂移至該電壓窗口之外，LTC4365 將迅速把負(fù)載與電源斷接。雙路 N 溝道 MOSFET 負(fù)責(zé)在 VIN 上隔離正電壓和負(fù)電壓。在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)作期間，LTC4365 為外部 MOSFET 的柵極提供了增強(qiáng)的 8.4V。LTC4365 的有效工作范圍從低至 2.5V 到高達(dá) 34V，OV 和 UV 窗口可介于此范圍之內(nèi)。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來說，無需在 VIN 上設(shè)置保護(hù)性箝位電路，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化了電路板設(shè)計(jì)。
　　準(zhǔn)確和快速的過壓及欠壓保護(hù)
　　LTC4365 中配備了兩個(gè)準(zhǔn)確 (±1.5%) 的比較器，用于監(jiān)視 VIN 上的過壓 (OV) 和欠壓 (UV) 狀況。如果輸入電壓分別升至 OV 門限以上或降至 UV 門限以下，外部 MOSFET 的柵極將快速關(guān)斷。外部阻性分壓器允許用戶選擇一個(gè)與 VOUT 上的負(fù)載相兼容的輸入電源范圍。此外，UV 和 OV 輸入還具有非常低的漏電流 (在 100°C 時(shí)通常 <1nA)，因而可在外部阻性分壓器中提供大的電流值。

　

　　圖 2：當(dāng) VIN 從 –30V 上升至 30V 時(shí)的負(fù)載保護(hù)
　　圖 2 展示了圖 1 電路中的 VIN 從 –30V 緩慢斜坡上升至 30V 時(shí)的反應(yīng)。UV 和 OV 門限被分別設(shè)定為 3.5V 和 18V。當(dāng)電源電壓位于 3.5V 至 18V 窗口之內(nèi)時(shí)，VOUT 跟隨 VIN。若超出該窗口，LTC4365 將關(guān)斷 N 溝道 MOSFET，并使 VOUT 與 VIN 斷接，即使在 VIN 為負(fù)值的情況下也不例外。
　　新穎的電源反向保護(hù)
　　LTC4365 運(yùn)用了一種新穎的負(fù)電源保護(hù)電路。當(dāng) LTC4365 在 VIN 上檢測(cè)到負(fù)電壓時(shí)，它會(huì)迅速將 GATE 引腳連接至 VIN。在 GATE 與 VIN 電壓之間沒有二極管壓降。當(dāng)外部 N 溝道 MOSFET 的柵極處于最負(fù)電位 (VIN) 時(shí)，從 VOUT 至 VIN 上負(fù)電壓的漏電流極小。
　　圖 3 展示了當(dāng) VIN 帶電插入至 –20V 時(shí)的情況。在連接的前一刻，VIN、VOUT 和 GATE 以地電位為起始點(diǎn)。由于 VIN 和 GATE 連接線的寄生電感的原因，VIN 和 GATE 引腳上的電壓將顯著地變至 –20V 以下。外部 MOSFET 必須具有一個(gè)可安全承受該過沖的擊穿電壓指標(biāo)。顯然，LTC4365 反向保護(hù)電路的動(dòng)作速度取決于 GATE 引腳在負(fù)電壓瞬變期間跟隨 VIN 的緊密程度。在所示的標(biāo)度上，兩者的波形幾乎無法區(qū)分。值得注意的是，提供反向保護(hù)并不需要其他外部電路。