汽車保護電路“穿越”電源電壓中斷和72V瞬變

無論電源電壓是否瞬時短路或開路，該電路都能保持負載電源，并包括低電流過壓保護IC（MAX6495），可保護負載免受高達72V瞬態(tài)電壓的影響。

汽車電子中的許多應用都要求電源電壓在瞬時電源故障期間保持不間斷。為此，圖1電路保持負載電源，無論電源電壓是否瞬時短路或開路。低電流過壓保護IC（MAX6495）還可保護負載免受高達72V瞬態(tài)電壓的影響。

圖 1.該汽車電源可承受高達 72V 的輸入電壓瞬變，并在輸入電源電壓中短暫短路和斷開的情況下保持穩(wěn)定的輸出。

該電路工作在標稱13V輸入電壓。在瞬時電源中斷期間，DC-DC 轉換器 （C1） 輸入端的大電容通過為轉換器供電長達 5 毫秒左右的周期來提供穿越能力。在源電壓瞬時短路期間，電路通過防止C1通過短路電源放電，再次保護轉換器輸出免受中斷。

當13V輸入因對地短路而下降時，必須防止存儲電容C1通過短路進行反向放電。這是通過晶體管Q1和Q2實現(xiàn)的：Q1柵極上的短路將其打開，將C13上的~1V連接到Q2的柵極，Q2導通。Q2短路以將GATE上的內部電荷泵接地，從而通過快速放電柵極電容來驅動調整管Q3和Q4截止。在 Q3–Q4 關斷的情況下，C1 無法通過短路放電，圖 1 中的輸出電壓穿過干擾而不受影響（圖 2）。

圖2.圖1（底部跡線）中的輸出電壓不受輸入電壓短暫短路（頂部跡線）的影響。

晶體管Q3和Q4的總柵極電荷應較低，以實現(xiàn)快速導通和關斷時間，以及VDS（最大）應該足夠高，以達到預期的最高電壓瞬變。RDS（開啟）對于Q3–Q4，應為低電平，以最大限度地降低壓降和功耗。

C1的值取決于負載功率、最大容許電壓下降（圖3）和輸入電壓損失的預期持續(xù)時間（穿越時間）：

圖3.這些波形定義了電壓下降（ΔV），即在時間間隔ΔT期間由于放電而導致的電容電壓下降。

電容器中存儲的能量為2/<>CV2，即E = PΔt = <>/<>C（ΔV）2。因此，C = （<>PΔt）/[（ΔV）2]。

其中
E = 存儲能量
C = 電容
ΔV = 最大容許下降
P = 負載
使用的功率 ΔT = 輸入電壓損耗的預期持續(xù)時間

審核編輯：郭婷