紧凑型四通道降压型稳压器用于N沟道保护方案_诺佳网—

汽车、工业和分布式应用通常会使降压型 DC/DC 转换器承受各种各样的电源电压瞬变。高压功率尖峰和输入电压骤降会破坏敏感电路并危及系统可靠性。为避免损坏，大多数应用依赖于使用 MOSFET 作为传输元件的 Tranzorb 或保护电路来抑制输入电压瞬变。如果将 N 沟道 MOSFET 用于此目的，则需要一些在输入轨上方提供栅极驱动的方法，以使 MOSFET 偏置导通。产生这种偏差是大多数工程师希望避免的不良并发症。

LT®3504 是一款 4 通道单片式降压型稳压器，专为 100% 占空比操作而设计。其独特的架构提供了一种偏置电压，该偏置电压很容易适应一种 N 沟道保护方案，从而使 LT3504 能够在过压瞬变和低至 3.2V 的压差条件下连续运作。在其众多特性中，LT3504 包括输出电压跟踪和排序、可编程频率、可编程欠压闭锁和一个电源良好引脚，用于指示所有输出何时处于稳压状态。

四通道 1A 降压型稳压器

图1所示为工作在3.2V至30V范围的4输出、1A降压型稳压器的完整应用电路。Q1提供高达180V的浪涌保护。片内升压稳压器产生比输入电压VIN高5V的电压轨（VSKY）。在正常工作条件下（VIN < 33V），VSKY 电源轨为 MOSFET Q1 提供栅极驱动，从而为 LT3504 提供了一个至 VSUPPLY 的低电阻路径。此外，VSKY引脚为每个降压转换器通道中的开关提供基极驱动，从而实现100%占空比，并且无需降压转换器中常见的升压电容器。

图1.完整的四通道降压稳压器，具有 180V 浪涌保护。

启动行为如图 2 所示。电阻R2上拉于Q1的栅极，迫使源极连接的VIN跟随VSUPPLY低约3V。一旦 VIN 达到 LT3504 的 3.2V 最小启动电压，片内升压型转换器将 VSKY 电源轨调节到 VIN 以上 5V。二极管D3和电阻R3自举Q1的栅极至VSKY，充分增强了Q1。这通过Q1的低电阻漏源路径将VIN直接连接到VSUPPLY。应该注意的是，在VSKY存在之前，最小输入电压约为6.2V。然而，随着 VSKY 处于稳压状态和 Q1 的增强型，最小运行电压降至 3.2V，从而使 LT3504 能够通过深输入电压骤降来维持稳压。图 3 示出了在 LT3504 的 3.2V 最小输入电压下工作的所有通道。

图2.图 1 的启动行为。

图3.图 1 的压差性能。

用于多个输出的过压输入瞬态保护

图 4 示出了 LT3504 通过一个 1V 浪涌事件在 180A 负载下调节所有四个通道而不中断。随着电源电压的升高，齐纳二极管D1将Q1的栅极电压箝位至36V。源跟随器配置可防止 Vin从上升到大约 33V 以上，远低于 LT3504 的 40V 最大输入电压额定值。LT3504 采用逐周期峰值电流限制以及箝位二极管电流限制检测，以保护器件和外部调整器件在过载条件下不致携带过大的电流。

图4.过压保护可承受 180V 浪涌。

请记住，在过压事件期间，Q1会出现显著的功耗。MOSFET 结温必须保持在绝对最大额定值以下。对于图4所示的过压瞬态，MOSFET Q1传导0.5A （所有降压通道上的负载为1A），同时承受VSUPPLY （180V）和VIN （33V）之间的电压差。这导致峰值功率为74W。由于图4中的过压脉冲大致呈三角形，瞬态事件期间的平均功耗约为峰值功率的一半。因此，平均功率由下式给出：

为了近似过压瞬变引起的MOSFET结温上升，必须确定MOSFET瞬态热响应以及MOSFET功耗。幸运的是，大多数MOSFET瞬态热响应曲线由制造商提供（如图5所示）。对于 400ms 脉冲持续时间，FQB34N20L MOSFET 热响应 ZθJC（t）为 0.65°C/W。MOSFET 结温升由下式给出：

请注意，通过正确选择MOSFET Q1，可以承受更高的输入电压浪涌。请查阅制造商数据手册，确保 MOSFET 在其最大安全工作区域内工作。

图5.FQB34N20L MOSFET 瞬态热响应。

电感尖峰保护

输入电压瞬变与低ESR输入电容相结合，会产生较大的电感尖峰，这可能会损坏降压转换器。这些高dV/dt事件会导致大浪涌电流流入电源连接和滤波电容器，尤其是在寄生电感和电阻较低的情况下。外部栅极网络C1和D2通过控制Q1的栅极电压压摆率来限制这些浪涌电流。由于VIN跟随Q1的栅极电压，因此与VSUPPLY上突然出现的输入电压瞬变相比，外部栅极网络迫使VIN适度斜坡，如图6所示。