這(zhe)些(xie)條(tiao)件(jian)和(he)需(xu)求(qiu)可(ke)能(neng)會(hui)導(dao)致(zhi)輸(shu)入(ru)的(de)電(dian)源(yuan)被(bei)過(guo)度(du)設(she)計(ji)或(huo)負(fu)擔(dan)過(guo)重(zhong)，尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)提(ti)升(sheng)負(fu)載(zai)時(shi)。與(yu)用(yong)於(yu)高(gao)電(dian)壓(ya)負(fu)載(zai)的(de)升(sheng)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)共(gong)同(tong)麵(mian)臨(lin)的(de)問(wen)題(ti)是(shi)
，它(ta)會(hui)提(ti)供(gong)機(ji)製(zhi)以(yi)保(bao)護(hu)下(xia)遊(you)電(dian)路(lu)。這(zhe)是(shi)由(you)於(yu)從(cong)輸(shu)入(ru)到(dao)輸(shu)出(chu)的(de)固(gu)有(you)通(tong)路(lu)徑(jing)加(jia)劇(ju)了(le)主(zhu)供(gong)應(ying)的(de)壓(ya)力(li)
，降(jiang)低(di)了(le)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)故(gu)障(zhang)或(huo)過(guo)載(zai)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)。

 

在某些係統中

，負載需要輸入電壓高於主電源所能提供的電壓。低壓電池供電類係統就是其中之一。具有固定總線電源（此電源可以提供在長電纜和通信係統上運用的高效功率放大器）的工業用係統往往會需要一個來自寬輸入電壓範圍DC/DC穩壓器的升壓。

 

升壓電源具有某些係統優勢。在具有大型線束的係統中，高壓可以降低傳送總功率所需要的線規。通過深入研究48V電池，汽車行業一直在分析昂貴且笨重的電纜連接所帶來的問題。諸如RF發fa射she器qi等deng具ju有you高gao功gong率lv放fang大da器qi的de係xi統tong在zai使shi用yong由you更geng高gao電dian源yuan電dian壓ya供gong電dian運yun行xing的de全quan新xin晶jing體ti管guan時shi效xiao率lv更geng高gao，輸shu出chu功gong率lv密mi度du更geng大da。某mou些xie關guan鍵jian係xi統tong需xu要yao通tong過guo電dian容rong能neng量liang儲chu存cun來lai保bao存cun電dian能neng，而er這zhe就jiu需xu要yao在zai一yi個ge更geng高gao電dian壓ya上shang保bao持chi更geng少shao的de電dian容rong值zhi (E = 1/2*C*V2)。升壓保持電路可以使解決方案的尺寸更小。

 

如ru果guo不bu考kao慮lv升sheng壓ya轉zhuan換huan器qi的de自zi然ran限xian製zhi
，係xi統tong可ke靠kao性xing會hui降jiang低di同tong時shi成cheng本ben會hui增zeng加jia
，從cong而er會hui導dao致zhi係xi統tong其qi它ta部bu件jian的de過guo度du設she計ji。升sheng壓ya電dian路lu具ju有you一yi個ge從cong輸shu入ru到dao輸shu出chu的de自zi然ran導dao通tong路lu徑jing（圖1）。即使這個轉換器是關閉的，電流也可以通過升壓二極管或同步功率FET的體二極管流至輸出。

 

 

如果負載是重電容
，由於升壓轉換器無法提供任何的負載隔離，主電源或電池必須能夠耐受住勵磁湧流的負擔。

 

ruguomeiyoudandudexianliujizhi，zhudianyuanhuibeiguodusheji。zaibaojingxitongdengxuyaohoubeidianchidexitongzhong，wuxiandijiqudianliuhuiyingxiangdianchidekekaoxing
，yincixitongyexuhuixuyaoyigegengdadedianchi。shenzhiyuliaozhizhongdezhongfuzaitiaojianyehuishiyouxiandianyuan（比如說一個電池）的de係xi統tong電dian壓ya軌gui上shang的de電dian路lu斷duan電dian，並bing產chan生sheng意yi外wai的de係xi統tong重zhong啟qi。通tong過guo一yi個ge共gong用yong電dian源yuan總zong線xian供gong電dian的de模mo塊kuai化hua係xi統tong也ye會hui在zai啟qi動dong時shi存cun在zai風feng險xian。在zai沒mei有you勵li磁ci湧yong流liu限xian製zhi或huo與yu之zhi配pei合he的de加jia電dian排pai序xu時shi，這zhe個ge電dian源yuan總zong線xian會hui根gen據ju最zui大da電dian源yuan電dian流liu的de能neng力li限xian製zhi可ke允yun許xu模mo塊kuai的de數shu量liang。

 

諸(zhu)如(ru)過(guo)載(zai)時(shi)出(chu)現(xian)的(de)電(dian)機(ji)堵(du)轉(zhuan)等(deng)
，負(fu)載(zai)故(gu)障(zhang)會(hui)汲(ji)取(qu)強(qiang)電(dian)流(liu)。噴(pen)射(she)器(qi)內(nei)使(shi)用(yong)的(de)螺(luo)線(xian)管(guan)是(shi)另(ling)外(wai)一(yi)個(ge)經(jing)常(chang)會(hui)出(chu)現(xian)短(duan)路(lu)故(gu)障(zhang)的(de)負(fu)載(zai)。帶(dai)電(dian)機(ji)的(de)可(ke)插(cha)拔(ba)模(mo)塊(kuai)也(ye)許(xu)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)升(sheng)壓(ya)電(dian)壓(ya)軌(gui)（由主係統提供）在(zai)可(ke)拆(chai)卸(xie)組(zu)裝(zhuang)內(nei)節(jie)省(sheng)空(kong)間(jian)和(he)成(cheng)本(ben)
，不(bu)過(guo)也(ye)有(you)可(ke)能(neng)會(hui)在(zai)熱(re)插(cha)拔(ba)情(qing)況(kuang)下(xia)從(cong)主(zhu)電(dian)源(yuan)汲(ji)取(qu)過(guo)多(duo)的(de)電(dian)流(liu)。一(yi)個(ge)未(wei)受(shou)保(bao)護(hu)的(de)升(sheng)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)不(bu)具(ju)備(bei)緩(huan)解(jie)這(zhe)些(xie)風(feng)險(xian)的(de)條(tiao)件(jian)；它(ta)隻(zhi)是(shi)將(jiang)這(zhe)些(xie)負(fu)擔(dan)經(jing)上(shang)遊(you)電(dian)路(lu)傳(chuan)至(zhi)電(dian)源(yuan)。設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)經(jing)常(chang)通(tong)過(guo)主(zhu)電(dian)源(yuan)的(de)過(guo)度(du)設(she)計(ji)和(he)過(guo)度(du)使(shi)用(yong)來(lai)解(jie)決(jue)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)
，但(dan)是(shi)我(wo)們(men)完(wan)全(quan)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)簡(jian)單(dan)的(de)限(xian)製(zhi)和(he)保(bao)護(hu)技(ji)巧(qiao)在(zai)升(sheng)壓(ya)負(fu)載(zai)出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)時(shi)也(ye)能(neng)夠(gou)節(jie)省(sheng)係(xi)統(tong)成(cheng)本(ben)、增加可靠性。

 

 

 

最簡單的限流機製是采用一個負溫度係數 (NTC) 熱敏電阻（圖2）。由於在冷卻時出現高阻抗，NTC在zai開kai始shi啟qi動dong時shi限xian製zhi勵li磁ci湧yong流liu。其qi自zi身shen功gong率lv耗hao散san所suo導dao致zhi的de自zi發fa熱re可ke使shi阻zu抗kang下xia降jiang，從cong而er能neng夠gou使shi更geng多duo的de電dian流liu流liu過guo。這zhe個ge方fang法fa的de優you勢shi在zai於yu簡jian便bian易yi行xing且qie成cheng本ben低di廉lian。然ran而er
，在zai惡e劣lie條tiao件jian下xia使shi用yong這zhe個ge方fang法fa會hui帶dai來lai某mou些xie缺que點dian。比bi如ru，在zai汽qi車che發fa動dong機ji艙cang等deng溫wen度du大da幅fu變bian化hua的de環huan境jing內nei
，會hui出chu現xian使shiNTC初始阻抗降低的高環境溫度
；此外，如果不仔細管理整個環境運行條件，就會導致過多的勵磁湧流。如果出現重新啟動的情況，NTC器件溫度也許會在下一次加電之前尚未冷卻。在輸出電容完全放電時，由於散熱速度較慢

，NTC對於勵磁湧流的限製會變到最低。此外
，如果負載出現短路故障
，NTC將無法限製比所選標稱運行條件高的電源電流。最後
，NTC方法對於單一功能保護有效，但是由於使用的是無源組件
，這個方法也會受到某些限製。

 

 

選擇像MOSFET這(zhe)樣(yang)的(de)主(zhu)動(dong)限(xian)製(zhi)裝(zhuang)置(zhi)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)勵(li)磁(ci)湧(yong)流(liu)限(xian)製(zhi)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)，它(ta)也(ye)被(bei)稱(cheng)為(wei)熱(re)插(cha)拔(ba)控(kong)製(zhi)器(qi)或(huo)電(dian)子(zi)熔(rong)絲(si)。這(zhe)是(shi)一(yi)個(ge)位(wei)於(yu)升(sheng)壓(ya)控(kong)製(zhi)器(qi)之(zhi)前(qian)的(de)附(fu)加(jia)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu) (IC)
，很多此類的控製器（圖3）特有包含電流和電壓環路的可編程湧入限製，旨在確保MOSFET保持在安全工組區 (SOA) 內的同時
，控製湧入率。SOA用於監視維持關鍵保護器件的長期可靠性。此外

，湧入控製器會具有兩個電流閥值：一個用於規範湧入限製，第二個是在嚴重過流情況下用於完成斷路器功能。這種方式的一個明顯優勢就是你能夠實現它的先進保護特性
；然而
，通常來說
，這個解決方案的成本和複雜度要高於無源方法。

 

第三個保護選項是一個具有集成湧入限製控製的升壓控製器。這個方法仍然需要將一個附加的MOSFET用作保護器件，因為升壓的高端元件（一個續流二極管或同步MOSFET）無法反向。然而
，如圖4所示，與熱插拔控製器方法相比，將升壓和保護控製集成在一個IC中有助於降低解決方案複雜度和尺寸，同時也提供了很多其它保護特性。

 

 

 

為確保實現穩健耐用的解決方案，任何的限製方法都需要縝密的設計，對於功率耗散器件更是如此。當使用一個MOSFET時，一定要注意器件的安全工作區，設定電流是其中一個需要考慮的參數。在進行MOSFET選型時
，需要考慮切斷電壓（漏/源電壓）的峰值，以及它將處於極端組合條件下的時間長度。

 

根據係統設計需要
，通過計算保護器件在湧入、輸出短路和突然電路斷開情況下
，在保護器件上出現的峰值能量，下麵的方程式將有助於選擇一個具有足夠雪崩能量額定值的MOSFET。

 

針對湧入考慮的充電能量為：

 

 

在這裏

 

EINRUSH = 以焦耳 (J) 為單位的輸出電容器充電能量。

 

COUT = 以法拉 (F) 為單位的最大輸出電容值。

 

VINMAX = 以伏特 (V) 為單位的最大輸入電源電壓。

 

雖然在最差的情況下輸出電容器充電電流與出現短路時的情況相類似
，MOSFET真正的短路故障情況的要求會更加嚴格。MOSFET能夠耐受的短路能量取決於：

 

 

在這裏：

 

ESHORT = 以焦耳 (J) 為單位的短路保護能量。

 

IINRUSH(TH) = 以安培 (A) 為單位的勵磁湧流限製閥值。

 

tDELAY = 以秒 (s) 為單位的延遲時間。

 

所(suo)選(xuan)保(bao)護(hu)控(kong)製(zhi)器(qi)也(ye)許(xu)具(ju)有(you)一(yi)個(ge)故(gu)障(zhang)安(an)全(quan)斷(duan)路(lu)器(qi)的(de)電(dian)流(liu)閥(fa)，從(cong)而(er)觸(chu)發(fa)瞬(shun)時(shi)輸(shu)入(ru)斷(duan)開(kai)。斷(duan)路(lu)器(qi)的(de)能(neng)量(liang)計(ji)算(suan)與(yu)短(duan)路(lu)情(qing)況(kuang)下(xia)相(xiang)類(lei)似(si)，不(bu)過(guo)，保(bao)護(hu)控(kong)製(zhi)器(qi)會(hui)設(she)定(ding)一(yi)個(ge)不(bu)同(tong)的(de)電(dian)流(liu)閥(fa)值(zhi)。MOSFET上有可能出現的最差情況能量由控製器的響應或延遲時間計算得出。

 

 

在這裏：

 

ECIRCUIT_BREAKER = 以焦耳 (J) 為單位的斷路器保護能量

 

ICIRCUIT_BREAKER(TH) = 以安培 (A) 為單位的斷路器閥值電流

 

需牢記的一點是，雖然將MOSFET用於保護功能可實現對湧入或故障情況的快速響應，但是你應該在MOSFETdeshuchuduanshangzhixingyigeshidangdedianyahuanchong，yiquebaoyongyubaohugongnengdeqijianbuhuishixiayoudianluchuxianwenti。zaishengyadianluzhong
，baohuqijianzhihouchuxiandediyigezhichashizujianshiyuanbiandianganqi。xuliuerjiguankeyiguanlibaohuMOSFET與電感器之間的任何電壓振鈴
，它隻有在保護開關迅速關閉時才會導電，特別是在斷路器位於電感器左側時（圖5）。

 

 

 

zaixuanzeyigebaohukongzhiqishi，niyexuhaixuyaokaolvlingwaiyigetexing，najiushizhongshidingshiqi，yebeichengweidagemoshi。ruguoshebeijinglileyigejianduanguoliuguzhangnenggouzidongzhongshi，qiewuxuzhenggexitongzhongxinqidongdehua，zheduiyuzhenggexitongshiyouhaochude。gaimoshinengshibaohukongzhiqidakaiMOSFET，bingqiezaitedingdeshijianchangduneidengdaiguzhangbeixiaochu
，ranhoutongguochushihuayongrukongzhixulielaizhongshi。ruguoguzhangrengrancunzai，kongzhiqiyexuhuiwuxiancidezhongshi，huozhezaitedingdezhongshicishuhousuocun。

 

將一個MOSFET用作保護器件的第二個優點就是可以實現簡單的輸入過壓保護電路 (/)。通過將一個合適的齊納二極管連接至MOSFET的柵極，FET的柵源電壓受到二極管的鉗製後，會使得MOSFET在源極電壓增加時被拉回至歐姆運行方式。這個二極管的擊穿電壓設定了有效的輸出電壓鉗位值。當MOSFET在歐姆區域內運行時會作為一個線性穩壓器，不過有一點需要注意，那就是最大允許鉗製時間將受到MOSFET屬性的限製。