汽车保护电路“穿越”电源电压中断和72V瞬变

无论电源电压是否瞬时短路或开路，该电路都能保持负载电源，并包括低电流过压保护IC（MAX6495），可保护负载免受高达72V瞬态电压的影响。

汽车电子中的许多应用都要求电源电压在瞬时电源故障期间保持不间断。为此，图1电路保持负载电源，无论电源电压是否瞬时短路或开路。低电流过压保护IC（MAX6495）还可保护负载免受高达72V瞬态电压的影响。

图 1.该汽车电源可承受高达 72V 的输入电压瞬变，并在输入电源电压中短暂短路和断开的情况下保持稳定的输出。

该电路工作在标称13V输入电压。在瞬时电源中断期间，DC-DC 转换器 （C1） 输入端的大电容通过为转换器供电长达 5 毫秒左右的周期来提供穿越能力。在源电压瞬时短路期间，电路通过防止C1通过短路电源放电，再次保护转换器输出免受中断。

当13V输入因对地短路而下降时，必须防止存储电容C1通过短路进行反向放电。这是通过晶体管Q1和Q2实现的：Q1栅极上的短路将其打开，将C13上的~1V连接到Q2的栅极，Q2导通。Q2短路以将GATE上的内部电荷泵接地，从而通过快速放电栅极电容来驱动调整管Q3和Q4截止。在 Q3–Q4 关断的情况下，C1 无法通过短路放电，图 1 中的输出电压穿过干扰而不受影响（图 2）。

图2.图1（底部迹线）中的输出电压不受输入电压短暂短路（顶部迹线）的影响。

晶体管Q3和Q4的总栅极电荷应较低，以实现快速导通和关断时间，以及VDS（最大）应该足够高，以达到预期的最高电压瞬变。RDS（开启）对于Q3–Q4，应为低电平，以最大限度地降低压降和功耗。

C1的值取决于负载功率、最大容许电压下降（图3）和输入电压损失的预期持续时间（穿越时间）：

图3.这些波形定义了电压下降（ΔV），即在时间间隔ΔT期间由于放电而导致的电容电压下降。

电容器中存储的能量为2/<>CV²，即E = PΔt = <>/<>C（ΔV）²。因此，C = （<>PΔt）/[（ΔV）²]。

其中
E = 存储能量
C = 电容
ΔV = 最大容许下降
P = 负载
使用的功率 ΔT = 输入电压损耗的预期持续时间

审核编辑：郭婷