汽車和工業(yè)系統(tǒng)中的高壓瞬變很常見，持續(xù)時間從幾微秒到數(shù)百毫秒不等，從而向下傳遞大量能量。瞬態(tài)原因包括汽車負載突降，以及負載階躍和寄生電感引起的尖峰。為了避免故障風險，這些系統(tǒng)中的所有電子設(shè)備必須足夠堅固，以直接承受瞬態(tài)能量尖峰，或者必須保護它們免受它們的影響。

LT4356 浪涌抑制器與傳統(tǒng)的無源箝位保護技術(shù)相比，性能顯著升級。它通過調(diào)節(jié)調(diào)整 MOSFET 的柵極來主動保護下游組件免受過壓影響，并借助標準檢測電阻器限制電流。圖1所示為典型的12V應(yīng)用。

圖1.12V過壓穩(wěn)壓器。

LT4356 具有一個 100V 的額定最大值和一個 4V 至 80V 的工作電壓范圍，因而使其成為保護各種工業(yè)和汽車應(yīng)用中的下游電子器件的理想選擇。然而，有些電路需要針對高達200V至300V的瞬變提供保護。

圖 2 示出了 LT4356 抑制如此高電壓的一種方法，但代價是電流限制功能。在圖 2 中，V抄送SNS引腳與原始輸入電壓去耦，并分別箝位至低于100V的安全值。自 V 以來抄送SNS引腳必須與輸入路徑斷開，無法進行電流檢測，電路僅用作電壓鉗位。

圖2.能夠承受24V的150V應(yīng)用電路。

可以通過級聯(lián)第二個預(yù)穩(wěn)壓MOSFET Q2來克服這一限制，如圖3所示。Q2 箝位 V抄送SNS引腳到安全水平，恢復(fù)電流限制功能，作為附加優(yōu)勢，與Q1共享SOA（安全工作區(qū)）壓力。

圖3.前置穩(wěn)壓器拓撲擴展了 LT4356 的保護范圍。圖4所示為完整電路。

當首次通電時，R3 和 D1 上拉 Q2 的柵極，進而將電源傳遞至 LT4356。然后，GATE 引腳對 Q1 和 Q2 的柵極進行泵送，從而充分增強兩個 MOSFET 并將功率發(fā)送到輸出端。因此，R3和D1對啟動至關(guān)重要。在正常工作條件下，GATE引腳將自身限制在高于輸出的約12.5V，因此輸入端為12V時，Q1的柵極偏置至24.5V，Q2的柵極偏置略低，約為24V。

當輸入受到高壓瞬變時，R3和D1上拉Q2的柵極，Q2又被D80箝位至約2V。作為源極跟隨器，Q75的源極上升不超過約<>V，保持V抄送和 SNS 安全地低于其 100V 最大額定值。與圖 2 所示的并聯(lián)鉗位應(yīng)用不同，圖 3 的串聯(lián)鉗位拓撲允許充分利用 LT4356 的電流限制功能。Q1以正常方式調(diào)節(jié)，限制R1和R2規(guī)定的輸出電壓。

圖 3 所示拓撲的另一個好處是，Q2 與 Q1 共享 SOA 壓力。對于150V至200V范圍內(nèi)的輸入，SOA應(yīng)力在Q1和Q2之間平均分擔。在某些應(yīng)用中，這允許兩個廉價的MOSFET取代單個成本更高的特殊SOA器件。當峰值輸入電壓要求上升到200V以上時，SOA越來越集中在Q2，串聯(lián)沒有實質(zhì)性的緩解。

圖4顯示了基于新拓撲的完整電路，設(shè)計用于承受高達300V的峰值輸入。如前所述，Q2的柵極被箝位在80V，因此在300V輸入時，Q2的電壓下降225V，而Q1的總電壓不超過75V。因此，Q250的電壓為2V，Q100的電壓為1V器件。通過適當選擇Q2，可以承受更高的輸入電壓。

圖4.16V過壓穩(wěn)壓器，能夠阻斷300V瞬變。

在設(shè)計能夠承受如此高輸入電壓的電路時，重要的是要認識到輸入端出現(xiàn)高dV/dt的可能性以及由此產(chǎn)生的后果。在電路能夠響應(yīng)之前，瞬時施加的高輸入電壓產(chǎn)生的電流僅受寄生電感和輸出電容的路徑電阻的限制。雖然大多數(shù)測試波形都規(guī)定了一些可承受的上升時間，但無限的輸入壓擺率并非不可想象，例如在臺架測試期間可能出現(xiàn)的情況。添加 Q3 是為了在這些條件下使 LT4356 的電流限制環(huán)路領(lǐng)先一步。

圖5顯示了電路承受300V尖峰的結(jié)果。CTMR尺寸適合穿越此類偏移，但持續(xù)時間較長的浪涌將被中斷，從而保護 MOSFET 免受某些破壞。

圖5.圖300中電路輸入端出現(xiàn)4V尖峰的結(jié)果。

審核編輯：郭婷