过压保护及瞬态电压抑制电路设计

时间: 2024-09-27 06:39:45 |   作者: GPS接口

  利用电池供电的移动电子设备常常要通过外置的 AC适配器对系统电池进行充电。而不同供电电压的设备间往往共用着相似的电源插座和插头，这些不同电压标准的适配器往往会给用户所带来潜在的错插风险，可能会引起设备因过高的电压而烧毁。另一方面，来自 AC适配器前端的浪涌或者电网的不稳定也有一定的可能导致适配器的输出电压超越设备所能承受的范围。因此，在移动电子设备设计中就有必要加入充电端口的

  本文介绍的过压保护电路由过压保护开关(OVP Switch)和瞬态电压抑制器 (TVS)组成(如图1)，可实现完善可靠的抗持续高电压和瞬间冲击电压的功能。

  在整个方案中，核心部分器件为过压保护开关，以美国研诺逻辑科技有限公司(AATI)的过压保护开关 AAT4684为例，过压保护开关的内部主要是由控制逻辑电路和 PMOS管组成，当 OVP端的检测电压高于特定电压阈值之后，逻辑电路就会通过栅极关断 PMOS的沟道。由于该 PMOS管拥有较高的持续性耐压(28V)，因此能保护后端的元器件不会因前端电源输入异常高压而烧毁(其内部原理如图2所示)。

  通过以下实验可以说明当过压保护开关的输入端出现过高电压时它对后端电路所起到的保护作用。

  图3所示为测试所用电路原理图，输入端为 12V平稳直流源，电源通过一段长度为 1米的导线输入电压的测试点， CH 2为 AAT4684输出电压的测试点，CH3为其输出电流探测点。将 AAT4684的 OVP保护电压设为 6V(即当电压超过 6V后，开关管立刻关闭，以保护输出端的电路)。为体现实际应用中 AC适配器的插拔情况，对系统的上电过程通过导线和电源的机械性拔插来实现。

  由图4所示的波形中可以到，在电路上电的时刻，输入端的电压非常快超过了 6V并最终稳定在了 12V左右，而输出端电压由于 OVP开关的作用，从始至终维持在 0V电压，即 AAT4684输出端之后的电路不会因过高的输入电压而受一定的影响，后端电路器件在此时受到了 AAT4684的过压保护。