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汽车保护电路“穿越”电源电压中断和72V瞬态电压的影响

来源:analog 发布时间:2023-08-07

摘要: 该电路在电源电压瞬间短路或断开的情况下保持负载的功率,并包括一个小电流过压保护IC (MAX6495),可保护负载免受高达72V的瞬态电压的影响。

汽车电子中的许多应用需要在瞬时电源故障期间保持不间断的电源电压。为此,图1电路保持对负载的功率,而不管电源电压是否瞬间短路或断路。低电流过压保护IC (MAX6495)还可以保护负载免受高达72V的瞬态电压的影响。


图1所示、该汽车电源可承受高达72V的输入电压瞬变,并在短暂短路和输入电源电压打开时保持稳压输出

电路从一个标称的13V输入电压工作。在短暂的电源中断期间,DC-DC转换器(C1)输入端的大电容通过为转换器提供长达5毫秒左右的周期来提供穿越能力。在源电压瞬间短路时,电路再次通过防止C1通过短路电源放电来屏蔽变换器输出。

当13V输入因短路对地而下降时,必须防止存储电容C1通过短路反放电。这是由晶体管Q1和Q2完成的:Q1的栅极上的短路使其接通,将C1上的~13V连接到Q2的栅极上,从而使Q2接通。Q2短路到GATE的内部电荷泵地,通过快速放电其栅极电容驱动通路晶体管Q3和Q4截止。当Q3-Q4关断时,C1不能通过短路放电,图1中的输出电压不受干扰影响(图2)。


图2、图1中的输出电压(底部跟踪)不受输入电压短暂短路(顶部跟踪)的影响

晶体管Q3和Q4的总栅极电荷应该很低,以实现快速的导通和关断时间,并且V(DS(max))应该足够高,以达到预期的最高电压瞬态。Q3-Q4的R(DS(on))应较低,以尽量减少压降和功耗。

C1的值取决于负载功率、最大可容忍电压下降(图3)和输入电压损失的预期持续时间(穿过时间):


图3、这些波形定义电压下降(得尔塔V),由于放电在一段时间间隔得尔塔T电容器电压的下降

存储在电容器中的能量为(1/2)CV²,即E = P得尔塔t =(1/2)C(得尔塔V)²。因此,C = (2P得尔塔t)/[(得尔塔V)²]。

在哪里
储存能量
电容
得尔塔V =最大可容忍下垂
P =负载使用的功率
得尔塔T =输入电压损失的预期持续时间

这篇文章的类似版本出现在2007年11月25日的《机械设计》杂志上。



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