過壓保護、防反接、緩啟動電源保護電路
過壓保護、防反接、緩啟動電源保護電路原理說明:
1、過壓保護
正常輸入無過壓:穩壓二極管D3截止,使得VCC_BAT通過R4/R6到達Q2PNP管的基極,而Q2的射極也是VCC_BAT,因此Q2的Vbe=0,Q2截止。
因此Q1PMOS的柵極通過R7/R8接地,源極為VCC_BAT,故Q1的Vgs<0,Q1導通,VCC_BAT與VCC_24V導通,正常輸出24V電壓給后級電路。
過壓情況>26V一般會到28-30V,穩壓管D3反向擊穿,將Q2PNP管的柵極電位鉗制在其穩壓值28V而Q2PNP的射極電壓接的是過壓的VCC,
因此Q2PNP的Vbe<-0.7,PNP導通,之后過壓的VCC通過導通的Q2和R7到Q2PMOS的柵極,由于管壓降很小,可以近似認為Q2PMOS的Vgs=0,PMOS關斷,無輸出電壓到后級電路,實現過壓關斷保護。
問題:關斷時間有延遲。主要原因是PNP導通后集電極處電位需要快速升高到電源電壓才能使得PMOS關斷,而由于電容C4的存在,電位上升速度受限,τ = Rg * C。
可能的改進方案:外加一個控制電路來直接控制PMOS的柵極G,直接掛在穩壓管1腳處就可以了。
2、防反接/欠壓保護
當沒有電源輸入/電源輸入小于Q3NMOS的Vgs閾值電壓、電源反接的時候NMOS關斷地網絡斷開,無輸出到后級回路實現保護;
正常輸入狀態可以通過D4穩壓管將Vgs 鉗位到 10V,保證Q2NMOS開通,地網絡接通正常輸出。
3、緩啟動
C4作用:
一階段:接通瞬間 Q2PNP導通,Q1PMOS的柵極通過Q2和R7迅速到達VCC_BAT,使得Q1的PMOS的Cgs充電完畢之前達到Vgs = 0;
二階段:此時由于VCC_BAT通過R4和R6到達PNP基極,讓PNP關斷,同時電容C4兩端電壓不可突變,故VCC_BAT通過R4/R6/R8回路給電容C4充電,期間電容等效為一個阻值不斷增大的內阻,
此電阻與R8串聯分壓,此電阻上的分壓不斷增加,因此PMOS管的柵級電位因此分壓逐漸降低直到Vgs < Vgs閾值,PMOS開啟,從而實現緩啟動。
各電源輸入端口/各級電源拓撲的瞬態保護
一般使用保險絲+TVS瞬態二極管吸收電壓過沖以及瞬時大電流保護
各個電源端口可以加一個肖特基二極管防止電流/電壓倒灌
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