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电路保护放大器输出防止过电压的技术方案

来源:analog 发布时间:2023-08-11

摘要: 为了保护音频放大器和其他汽车电子电路在意外直接连接到汽车电池电压的情况下,添加如图所示的电路(分流稳压器,二极管和n沟道MOSFET串联在每个音频路径上)。

汽车电子设备的普遍要求是,任何直接连接到线束的设备都必须能够承受电池电压的短路。虽然残酷,但这一要求对于可靠性和安全性是必要的。需要这种保护的一个例子是在汽车内部产生指示噪声的音频放大器。虽然工作电压较低(3.3V或5V),但它必须能够承受全电池电压。适用于这些放大器的保护网络(图1)也可用于其他汽车电路。


图1所示 这种输出保护电路对过压故障提供连续保护

双n沟道MOSFET在任意一个输出端的高压条件下断开放大器输出与线束的连接。mosfet (M1A和M1B)通常处于导通状态,其栅极由11V齐纳二极管(D4)及其偏置元件驱动至约11V。双二极管D3提供一个二极管或连接到每个输出的直流电压,从而产生一个电压,控制分流稳压器U2 (MAX8515)的输出。所示电路保护U1, 1.4W AB级放大器(MAX9716),适用于上述应用(汽车驾驶员的声音警告和指示)。

在正常工作期间,放大器输出的直流分量处于V(CC)电源的一半(在这种情况下为2.5V,其中V(CC) = 5V)。11V栅极驱动充分增强了mosfet,分流稳压器输出为OFF,因为其反馈输入(引脚5)低于内部0.6V阈值。如果任何一个输出超过5V,电流流过D3进入R5/R6分压器,将反馈端拉到其阈值以上。然后分流稳压器输出将MOSFET栅极电压从11V几乎拉到地,通过关闭MOSFET来阻挡放大器的高电压。mosfet很容易承受连续输出电压,当短路被消除时,电路恢复正常工作。由于电路不会立即响应,因此包括两个齐纳二极管(D1和D2),以便在故障条件开始时提供保护。

图2的波形表示一个工作电路。其中一个放大器输出(顶部走线,深蓝色)是一个在2.5V DC偏置的1kHz正弦波。第二个痕迹(青色)是在线束上看到的信号。它也是在2.5V DC偏置时作为1kHz正弦波启动,但在200µs时短路到18V电源。第三个走线(洋红色)是分流稳压器输出,最初偏置在11V,但响应过压条件拉到地。第四道线(绿色)是线束中的电流。最初是一个正弦波,这个电流在响应过电压条件下降为零。


图2 在图1中,U1的两个音频输出之一(顶部走线)在其外部端子意外接触18V电源电压(第二条走线)时受到保护

所示的组件优化了该电路的5V操作。对于其他电压,您可以调整R5/R6电阻值。分流稳压器必须能够在饱和状态下工作,因此除了分流输出引脚外,还需要一个单独的电源引脚。电路可承受28V多次短路而不损坏。这篇文章的类似版本出现在2007年7月7日的EDN杂志上。



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