【導讀】啟動期間的點火起動和關斷期間的負載突降是造成汽車電源線路中產生電壓瞬變的常見起因。這些欠壓(UV)和過壓(OV)瞬變的幅度很大，可能會對並非專用於極端條件下運行的電路造成損壞。目前已開發出專用的UV和OV保護器件，用於斷開敏感型電子器件與電源瞬變之間的連接。

啟動期間的點火起動和關斷期間的負載突降是造成汽車電源線路中產生電壓瞬變的常見起因。這些欠壓(UV)和過壓(OV)瞬變的幅度很大，可能會對並非專用於極端條件下運行的電路造成損壞。目前已開發出專用的UV和OV保護器件
，用於斷開敏感型電子器件與電源瞬變之間的連接。

LTC4368就是一款專用的UV和OV保護器件。它利用窗口比較器來監測和驗證輸入電源。通過連接至UV和OV監測器引腳的電阻分壓器網絡監測電源電壓。窗口比較器輸出驅動兩個N通道MOSFET的柵極，以閉合或斷開電源和負載之間的連接。

LTC4368的窗口比較器在其監測器引腳上提供25 mV遲滯，以改善抗幹擾度。遲滯可防止因電源線路中存在紋波或其他高頻振蕩導致MOSFET進行錯誤的導通/關斷切換。LTC4368提供的25 mV遲滯相當於監測器引腳閾值的5%

，這在UV和OV保護器件中很常見。

為wei了le保bao護hu電dian路lu或huo降jiang低di點dian火huo負fu載zai，在zai啟qi動dong或huo關guan閉bi期qi間jian，必bi須xu將jiang某mou些xie汽qi車che附fu件jian電dian路lu與yu電dian源yuan線xian路lu斷duan開kai。由you於yu存cun在zai較jiao大da瞬shun變bian，這zhe些xie電dian路lu可ke能neng需xu要yao更geng多duo遲chi滯zhi（超過LTC4368單獨提供的遲滯）。對於這類應用
，可以將LTC4368與提供可調遲滯的電源監測器（例如 LTC2966）匹配
，以滿足提供更高遲滯的要求。圖1所示為寬電壓範圍汽車電路保護器示例。在這個電路中，LTC2966用作窗口比較器，LTC4368則負責將負載連接至電源。

圖1.利用寬電壓監測器遲滯實施電源路徑控製。

提供電路保護的汽車UV/OV和過流監測器

圖1所示的解決方案可保護易受汽車電源線路中欠壓、過壓和過流瞬變影響的電子器件。LTC2966監測反向電壓
、欠壓和過壓情況。監測閾值和遲滯電平由INH和INL引腳上的電阻網絡，以及RS1和RS2引腳上的電壓來配置。

OUTA是UV窗口比較器輸出
，OUTB是OV窗口比較器輸出。這些輸出的極性可以通過PSA和PSB引腳選擇為相對於輸入反相或同相。在圖1中，它們配置為同相。LTC2966的OUTA和OUTB輸出上拉至LTC2966的REF引腳
，然後直接饋入LTC4368的UV和OV引腳。

LTC4368提供反向電流和過流保護。電流檢測電阻R11的大小決定了反向電流電平和過流電平。LTC4368根據其過流比較器和LTC2966提供的監測信息來確定是否應將負載連接至電源。UV、OV和SENSE（過流）引腳都是影響決策的因素。如果三個引腳都滿足條件要求，則GATE引腳拉至V_OUT 以上，負載則通過雙路N通道MOSFET電源路徑連接至電源。如果三個引腳中有任何一個不滿足要求，則GATE引腳拉至V_OUT以下
，負載與電源斷開。

zhijieyoudianchigongdiandeqicheyingyongyishoufadongjiqitingqijianjiaodadedianyabodongyingxiang。zaizhezhongbaohujiejuefanganzhong，dianyajianceyuzhiyoubiaochenggongzuodianya
，yijiqicheqidonghuofuzaitujiangqingkuangxiadeyuqidianyajueding，tongshiquebaoxiayoudianziqijianshoudaobaohu。

當汽車點火裝置通電啟動車輛時，會產生啟動瞬變。在此應用中，LTC2966的通道A配置為檢測啟動瞬變。

圖2.V_OUT 與V_IN的關係曲線。

圖2所示為電源路徑處於活動狀態時的輸入電壓。啟動監測器通道A配置為具有7 V降壓閾值和10 V升壓閾值。負載突降監測器通道B配置配置為具有18 V升壓閾值和15 V降壓閾值。這些閾值通過查看不同的啟動和負載突降波形規格獲得。如果需要
，可以通過調節LTC2966的INL和INH輸入的電阻分壓器串來輕鬆配置不同閾值。

配置

圖3.電阻分壓器決定電壓監測器閾值。

圖3顯示如何計算得出此應用的電阻分壓器值。LTC2966的REF引腳提供2.404 V。

圖4.範圍和比較器輸出極性選擇。

圖4所示為該電路的範圍和輸出極性配置。每個通道的範圍根據要監測的特定通道的電壓範圍來選擇。範圍由RS1A/B和RS2A/B引腳配置。LTC2966輸出引腳的極性
，無論是拉高或是拉低，都是通過設置PSA和PSB引腳來確定的。在此應用中，LTC4368的輸入引腳決定LTC2966輸出引腳的極性。對於要連接至電源的負載
，UV引腳的電壓必須大於0.5 V
，OV引腳的電壓必須小於0.5 V。

反向電壓保護

在圖1所示的解決方案中，LTC2966和LTC4368都受反向電壓保護：LTC4368內置−40 V反向電壓保護，LTC2966則需要選擇保護器件。

圖5.適用於LTC2966的反向電壓保護方法。

圖5顯示了適用於LTC2966的兩種反向電壓保護方法：一種是電阻解決方案，一種是二極管解決方案，具體選擇哪種取決於應用。

在二極管解決方案中，二極管隻在電路正常運行（即正電壓）期間保持激活。LTC2966的(de)電(dian)源(yuan)電(dian)流(liu)為(wei)幾(ji)十(shi)微(wei)安(an)
，因(yin)此(ci)使(shi)用(yong)一(yi)個(ge)低(di)功(gong)率(lv)二(er)極(ji)管(guan)就(jiu)足(zu)夠(gou)了(le)，可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)尺(chi)寸(cun)小(xiao)巧(qiao)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。在(zai)反(fan)向(xiang)電(dian)壓(ya)事(shi)件(jian)期(qi)間(jian)
，二(er)極(ji)管(guan)會(hui)阻(zu)止(zhi)電(dian)流(liu)從(cong)LTC2966電源引腳流出。選擇哪種二極管，由二極管的反向擊穿電壓決定。為了匹配LTC4368
，應該選擇40 V二極管。使用二極管解決方案之後，正向壓降可能會對欠壓鎖定閾值和電壓監測閾值精度產生負麵影響。

在電阻解決方案中
，要選擇足夠大的電阻，以便在反向電壓事件期間，安全限製從LTC2966dianyuanxianluzhongyinchudedianliu。danshi，yeyaoshidangkaolvdianzudedaxiao

，quebaoduiqianyasuodinghedianyajianceyuzhijingdudeyingxiangzuixiao。xuanzeheshidefengzhuangchicun
，keyiquebaodianzubaochianquangonghao。

在zai這zhe種zhong應ying用yong中zhong，所suo監jian測ce的de電dian壓ya足zu夠gou低di，與yu輸shu入ru串chuan聯lian的de二er極ji管guan正zheng向xiang電dian壓ya會hui嚴yan重zhong影ying響xiang電dian壓ya監jian測ce閾yu值zhi的de精jing度du。使shi用yong電dian阻zu解jie決jue方fang案an時shi，可ke選xuan擇ze使shi用yong1.96 kΩ限流電阻

，以保護LTC2966不受反向電壓影響。如果輸入電壓下拉至−40 V以下，則選擇的電阻大小就能夠將輸入引腳輸出的電流限製在20 mA。低值電阻僅導致幾毫伏壓降

，因此電阻對閾值精度的影響可以忽略不計。

過流和浪湧電流保護

圖6.應用過流和浪湧電流保護。

LTC4368負責為應用提供過流和浪湧電流保護。圖6顯示了相關組件。LTC4368內部的比較器監測電流檢測電阻R11兩端的壓降。如果是正向（V_IN 至V_OUT，過流比較器在SENSE至V_OUT 的電壓超過50 mV時斷路。如果是負向（V_OUT 至V_IN，過流比較器在SENSE至V_OUT 的電壓超過–3 mV時斷路。此應用使用一個20 mΩ檢測電阻，將限流值設置為+2.5 A和–150 mA。

浪湧電流限製允許應用在不置位正向過流保護的情況下上電。R10和C1為浪湧電流限製器件。

在本應用中，將浪湧電流限製為1 A，遠低於2.5 A的正向限流值。C1基於所需的浪湧限流值和C2的大小來選擇。R10可防止C1降低反向極性保護響應速度，使快速下拉電路穩定下來，並防止在故障情況下發生震顫。

C4電容用於在正過流事件後設置重試延遲。重試延遲是檢測到過流事件後，MOSFET柵極保持低電平的時間。在此應用中，重試延遲為250 ms。在MOSFET柵極添加10Ω電阻R14和R15，用於防止PCB布局寄生電容產生電路振蕩。

功能演示

啟動事件

圖7.完整的啟動波形。

對原型進行了基準特性測試
，結果如圖7所示。在點火激活之前，V_IN 大於為通道A配置的10 V上升監測閾值。LTC4368-2 UV被LTC2966的OUTA引腳拉高至其500 mV閾值以上，使得電源路徑激活，且VIN。

在啟動過程中
，12 V總線下拉至6 V。超過7 V降壓監測閾值之後，OUTA立即下拉LTC4368-2的UV引腳。LTC4368-2對此做出響應
，它將GATE引腳拉低，切斷開關元件的電源，使VOUT 降至0 V。由電壓監測電阻分壓器編程設置的3 V遲滯允許LTC2966忽hu略lve啟qi動dong期qi間jian總zong線xian上shang出chu現xian的de紋wen波bo。因yin此ci，在zai啟qi動dong周zhou期qi完wan成cheng之zhi前qian
，開kai關guan元yuan件jian一yi直zhi保bao持chi關guan閉bi。啟qi動dong周zhou期qi結jie束shu時shi，電dian池chi電dian壓ya恢hui複fu到dao其qi標biao稱cheng值zhi，該gai值zhi大da於yu10 V閾值。OUTA引腳將LTC4368-2 UV引腳拉高，開關元件重新通電。

圖8.展開的啟動恢複。

圖8顯示啟動恢複行為。可以看到，LTC4368-2的內部恢複定時器（一般為36 ms）在重新接通開關元件的電源之前滿足要求。還可以看出，重新接通開關元件的電源之後
，V_IN 暫時被拉低。這是因為對電路的負載電容和串行輸入電感充電導致的。這表明需要寬電壓監測閾值遲滯。此負載電容充電瞬變會被LTC2966忽略。

圖9.完整的負載突降波形。

圖9顯示電路的負載突降行為。在熄火之前，V_IN為標稱值。電源路徑已激活，且V_OUT = V_IN。在負載突降過程中，電池電壓上拉至100 V。超過18 V升壓監測閾值之後，OUTB立即上拉LTC4368-2的0 V引腳。LTC4368-2對此做出響應
，它將GATE引腳拉低
，使電源路徑斷開
，V_OUT 降至0 V。開關元件保持斷開，直到負載突降放電至15 V。超過15 V降壓閾值後，LTC2966的OUTB下拉LTC4368-2的0 V引腳，在LTC4368-2內部恢複定時器超時後，TC4368-2再次接通開關元件的電源。

圖10.反向電壓保護測量。

圖10顯示采用1.96 kΩ電阻的情況，它在反向電壓事件期間限製LTC2966電源引腳輸出的電流。應用的輸入電壓從0 V降至–40 V。V_INA和V_INB引腳輸出的電流限製在20 mA，V_INA和V_INB引腳的電壓保持低於接地電壓幾百毫伏。LTC2966安全經受反向電壓事件。

正向過流保護

圖11顯示由R10和C1確定的浪湧限流值。如預料的一樣，浪湧電流限製在1 A，V_OUT在不置位過流限值的情況下直接上拉至12 V。

圖11.浪湧電流限值。

圖12.置位正向過流保護和重試延遲。

圖12顯示LTC4368對正向過流事件的響應。當SENSE和V_OUT引腳之間的電壓超過50 mV時

，LTC4368中的正向過流比較器斷路。電流檢測電阻R11的值為20 mΩ，可將應用的限流值設置為2.5 A。

在本演示中
，電流陡然升高，直至過流保護置位。如預期的一樣，過流保護在2.5 A時激活。LTC4368去除來自電源V_OUT 的負載，負載電流降至0 V。LTC4368重試定時器滿足要求之後，LTC4368將電源重新連接至負載。如果過流狀況消失，負載將保持與電源連接的狀態。否則，LTC4368將去除來自電源的負載。可以通過在RETRY引腳增加電容來增加重試延遲。如果需要
，可以通過讓RETRY引腳接地來鎖定V_OUT。在此電路中，重試定時器設置為250 ms。有關重試定時器的配置說明
，請參見LTC4368數據手冊。

圖13.置位反向過流保護。

圖13顯示LTC4368對反向過流瞬變的響應。反向過流比較器檢測V_OUT 和SENSE引腳之間的電壓。用於反向過流置位的電壓閾值取決於具體的產品型號。LTC4368-1在50 mV時置位，LTC4368-2在3 mV時置位。此應用使用LTC4368-2型號。電流檢測電阻R11為20 mΩ。這將反向過流限值設置為150 mA。

在本例中，當電源為負載提供100 mA時，V_OUT中存在電壓階躍，所以 V_OUT的值大於V_IN。隨著V_OUT增大，I_LOAD減小。電壓階躍足夠大
，迫使電流從負載流向電源。這種情況會一直持續，直到反向電流達到150 mA，反向過流比較器斷路。反向過流比較器斷路時，GATE引腳被拉低。這會去除來自電源的負載
，防止負載進一步後向驅動電源。LTC4368會讓柵極保持低電平，直到它檢測到V_OUT降至低於VIN100 mV。

結論

本文中的汽車應用顯示，使用專用保護器件可以簡化汽車保護電路的實施方案。采用極少的附加電路將LTC2966和LTC4368-2組合在一起，可提供準確
、可靠和全麵的瞬變保護。這些器件應用靈活，可配置用於多種應用。

LTC4368

●    寬工作電壓範圍：2.5V 至 60V

●    過壓保護至 100V

●    反向電源保護至 –40V

●    雙向電子電路斷路器：

    ○ +50mV 正向檢測門限

    ○ –50mV 反向 (LTC4368-1)

    ○ –3mV 反向 (LTC4368-2)

●    可調 ±1.5% 欠壓和過壓門限

●    低工作電流：80μA

●    低停機電流：5μA

●    控製背對背 N 溝道 MOSFET

●    可隔離 50Hz 和 60Hz AC 電源

●    可熱插拔的電源輸入

●    引腳可選的過流自動重試定時器或鎖斷

●    10 引腳 MSOP 和 3mm x 3mm DFN 封裝

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