电路保护放大器输出免受过压影响

为了在意外直接连接到汽车电池电压时保护音频放大器和其他汽车电子电路，请添加所示电路（并联稳压器、二极管和与每个音频路径串联的 n 沟道 MOSFET）。

汽车电子产品的一个普遍要求是，任何直接连接到线束的设备都必须能够承受电池电压的短路。虽然残酷，但这一要求对于可靠性和安全性是必要的。需要这种保护的一个例子是在汽车内部产生指示灯噪声的音频放大器。虽然在较低的电压（3.3V或5V）下工作，但它必须能够脱离整个电池电压。适用于这些放大器的保护网络（图1）也可用于其他汽车电路。

图1.该输出保护电路提供针对过压故障的连续保护。

双通道 n 沟道 MOSFET 将放大器输出与线束断开，以响应任一输出上的高压条件。MOSFET（M1A 和 M1B）通常导通，其栅极由 11V 齐纳二极管 （D4） 及其偏置元件驱动至约 11V。双通道二极管D3为每路输出端的直流电压提供二极管OR连接，从而产生控制并联稳压器U2（MAX8515）输出的电压。所示电路保护U1，这是一款1.4W AB类放大器（MAX9716），适用于上述应用（声音警告和汽车驾驶员指示）。

正常工作期间，放大器输出的直流分量为V的一半抄送电源（本例中为2.5V，其中V抄送= 5V）。MOSFET 通过 11V 栅极驱动得到充分增强，并联稳压器输出处于关断状态，因为其反馈输入 （引脚 5） 低于内部 0.6V 门限。如果任一输出超过5V，电流通过D3流入R5/R6分压器，将反馈端子拉到其阈值以上。然后，并联稳压器输出将 MOSFET 栅极电压从 11V 几乎拉至地，从而通过关闭 MOSFET 来阻断放大器的高电压。MOSFET 可轻松承受连续输出电压，当短路被移除时，电路将恢复正常工作。由于电路不会立即响应，因此包括两个齐纳二极管（D1和D2），以便在故障条件开始时提供保护。

图2的波形表示一个工作电路。其中一个放大器输出（顶部迹线，深蓝色）是一个偏置在2.5V DC的1kHz正弦波。第二条迹线（青色）是线束上看到的信号。它也以 1kHz 正弦波偏置 2.5V DC 开始，但在 200μs 时短路至 18V 电源。第三条走线（洋红色）是并联稳压器输出，最初偏置在11V，但响应过压条件而被拉至地。第四条走线（绿色）是线束中的电流。最初是正弦波，该电流在过压条件下降至零。

图2.在图 1 中，U1 的两个音频输出（顶部走线）中的一个在其外部端子意外接触 18V 电源电压（第二条走线）时受到保护。

所示元件针对5V工作电压优化了该电路。对于其他电压，您可以调整R5/R6电阻值。并联稳压器必须能够在饱和状态下工作，因此除了并联输出引脚外，还需要一个单独的电源引脚。该电路可反复承受 28V 短路而不会损坏。

审核编辑：郭婷