簡介

由于電子子系統(tǒng)在整個產(chǎn)品的可靠和安全運行中發(fā)揮著重要作用，因此在DC / DC步驟周圍增加了一個過壓保護電路 - 考慮到它們的絕對最大電壓（某些軌道上<2V）遠低于中間總線電壓，可能建議使用下降調節(jié)器以防止損壞最新的數(shù)字邏輯處理器。 （為了進一步了解哪些操作環(huán)境和條件保證了這種保護，請參考“μModule穩(wěn)壓器為中間總線電壓浪涌提供電源并保護低壓μ處理器，ASIC和FPGA”）過壓保護電路的一個關鍵部分是撬棒，這是一個組件，當觸發(fā)時，降壓調節(jié)器的輸出和接地連接短路，以減輕負載上的電壓應力。

用作撬棒的兩種最常見的電路元件是MOSFET和可控硅整流器（SCR） ）也稱為晶閘管。我們使用LTM4641（38V IN ，10A降壓穩(wěn)壓器）作為我們的測試平臺，比較了兩種器件保護現(xiàn)代數(shù)字邏輯內核典型1.0V輸出軌的能力（圖1）。該μModule穩(wěn)壓器具有集成的輸出過壓檢測電路和撬棒驅動器。當輸出端檢測到輸出過壓情況時，撬棒引腳上的內置驅動器在500ns內變?yōu)楦唠娖剑琈SP上的MOSFET斷開輸入電源V INH 與DC / DC轉換器的連接。

測試條件

對于我們的測試，我們假設1.0V標稱輸出電壓代表現(xiàn)代邏輯器件（包括FPGA）的核心電壓，ASIC和微處理器?？焖俚倪^壓響應時間對于保護低壓邏輯是必不可少的，其絕對最大額定電壓通常為額定值的110％至150％。當上游軌道是諸如12V，24V和12V的中間總線電壓時，這一事實尤其重要。 28V。在我們的測試中，輸入電壓設置為38V，可調輸出過壓保護觸發(fā)閾值保留在標稱輸出電壓的默認值110％。

結果

MOSFET

首先是MOSFET。安裝了NXPPH2625L3mΩ，1.5V TH ，100A MOSFET，5×6mm電源SO-8作為撬棒，柵極連接到CROWBAR驅動器引腳。在從V INH 到SW的直接短路下，偏移從未超過1.16V或標稱值的116％（圖2）。

接下來，我們用Littelfuse的可控硅整流器（SCR）替換MOSFET，并將CROWBAR驅動器引腳連接到SCR的柵極。 Littelfuse S6012DRP的額定峰值浪涌電流為100A ，峰值導通電壓為1.6V，觸發(fā)閾值為1.5V，采用6.6×11.5mm TO-252封裝。在OVP事件引起保護后，輸出電壓保持相對恒定在1.6V，超過標稱穩(wěn)壓電壓的60％，與Littelfuse SCR的峰值導通電壓一致（圖3）。在V INH 處添加的探針向我們表明，即使輸入電源已經(jīng)降至接近零，V OUT 仍然保持高電平。顯然，Littelfuse SCR無法提供有效的過壓保護。

對于我們的下一次測試，Littelfuse SCR二極管交換了具有較低導通電壓和觸發(fā)閾值的Vishay SCR。 Vishay 10TTS08S的額定電流為110A峰值浪涌電流，1.15V峰值導通電壓，以及采用10×15mm TO-263封裝的1.0V觸發(fā)閾值。乍一看，使用Vishay SCR的OVP保護似乎是對Littelfuse SCR的改進，但輸出電壓在標稱穩(wěn)壓電壓上達到1.7V或70％的峰值（圖4）。在這種情況下，在OVP峰值和SCR的導通狀態(tài)電壓之間似乎沒有相關性。在SCR處于適當位置的兩種情況下，輸出電壓在過壓事件開始后的12-14μs內達到峰值，這表明SCR的響應時間延遲。

結論

這個基準數(shù)據(jù)支持我們的說法，即可控硅整流器（晶閘管）反應太慢，導通電壓過高，無法成為當今最先進的FPGA，ASIC和微處理器的有效撬棒。此外，SCR需要比MOSFET更優(yōu)越的PCB面積。像NXP PH2625L這樣的MOSFET與LTM4641配合使用，是一種更可靠，更有效的方法，可以為最新的數(shù)字邏輯器件供電和保護。