AI摘要:本文介绍了接口防护的重要性和方法,包括浪涌、过压、欠压、过流和反向保护。文章通过图解和实例,详细解释了各种保护电路的设计和工作原理,如过压保护(OVP)和防反电路。OVP通过MOS通断实现保护,而防反电路则使用二极管、桥式整流或MOS管。文章还对比了TVS和OVP的差异,并提供了相关参考资源。

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接口防护指南——其他

非常喜欢ADI的文章1,由于负载存在各种情况,产生了不同的电压/电流变化。如下图所示。

Figure 1. Overview of some of the tougher ISO 16750-2 tests.

为了进行防护,除了浪涌,还有过压、欠压、过流、反向保护。分立或部分IC实现方案需要许多外部元件,如下图所示2

Figure 7. A system power protection circuit uses 40 discrete components.

上图前面为过压和欠压,然后是过流,最后是短路保护。

以下电路同上有过流、过压保护功能3

  • OCP: F1为PTC(正温度热敏电阻),当电流大时阻值会变大,确保流过的电流维持一定值;
  • 2).OVP: 当输入电压小于8.2V时,稳压管D5不导通,R44和R81相当于接地,Q21截止,Q22的基极相当于通过R82接于high,Q22导通,Q7(PMOS)导通,有输出;当输入大于8.2V时,稳压管D5相当于导通,Q21的BE极间电压就不为0,则Q21导通,Q22…截止,此时,Q7(PMOS)的栅漏极间电压相等,Q7截止,无输出(即过压保护)。
  • Input det:MicroUSB插入时,用两个电阻分压检测输入电压。

OVP

一般经过前级的TVS管防护后,仍然会有残余电压,参与电压过大会损坏后级的电路,而且只能防护浪涌。通过TVS管吸收大功率的浪涌后,需要继续通过OVP进行保护,防止后级电压过高。OVP和TVS的对比差异:

TVSOVP
响应时间
钳位电压
瞬态电压
直流耐压
保护方式钳位MOS通断
成本

OVP关注的重点特性有:

  • 响应时间
  • 触发电压
  • 直流耐压
  • 钳位电压
  • Rds

这是SGM40653 OVP芯片的内部框图。

这种方案目前一般是在中高端使Chargepump的手机上,因为使用的Chargepup芯片集成OVP Driver脚,只需要外部使用一个NMOS,就能实现OVP功能,简单的工作原理说明:Chargepump芯片具有电压检测功能,检测到充电电压超过OVP门限时,通过OVP Driver脚控制外部的MOS管,关断MOS管实现输入和输出的隔离,进而实现OVP功能4

防反

常用的防反电路有:二极管、桥式整流电路、MOS管电路。

二极管和MOS管的防反电路优缺点如下图所示56

Reference

Last modification:February 20, 2024
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