汽车用开关稳压器提供输入瞬时电压保护

一个简单的方案保护汽车用开关稳压器承受瞬间50V电压。

工程师经常要面对电压稳压器遭遇高于输入供电范围的瞬间高压后，替换稳压器的困难。这个情形通常在汽车应用中，高压交流发电机负载泵瞬变可以产生36到75V的电压，持续长达400ms。设计人员必须在能经受住这样大限度输入电压的稳压器或使用输入保护方案之间做出选择。本设计方案的简单电路提供了利用20V 3MHz稳压器的低成本高效率方法，钳位电池输入端出现瞬间高达50V的电压。用这个电路，设计以相对的低费用实现小型全焊盘，因为随同更低压的器件一起的3MHz工作必须能够承受50V电压。

输入保护器件由Q1、R1、D1、C5和D2的一半组成（图1）。上电时，N沟道MOSFET的Q1源极处于地电压，当R1将电池电压供到门极时，Q1打开。一旦输入电压大于IC1的最小2.74V，LM2734Z稳压器开始工作，其通过D3、D4和CB组成的自举电路充电。然后，D3近似VOUT–VFD（前项压降）的这个自举电压传输到Q1的门源极。电容C5在自举二极管关闭的时间内，维持门极驱动。

在正常工作的条件下，例如，电池电压为8到18V，D1不能限制Q1的传导，门极电压跟踪到高于输入供电电压几乎2.5V，低电压从电池电压下降到LM2734Z的输入电压。然而，当输入电压增加到D1设置的门限以上时，输入电压到LM2734Z稳压器的D1 zener电压，减去Q1的门限电压，或几乎20–2V=18V，正好低于LM2734Z 的绝对最大值24V。选择Q1需要仔细考虑稳态和热瞬时条件下的最大输入电压、门源极电压限和功耗。

Q1 SI1470DN N沟道MOSFET用30V+20V(zener二极管D1电压)漏源极电压(VDS)提供了50V的保护，在2.5V门源极电压处有95mΩ的阻抗，来自高热效的SC70-6封装。对一般应用，稳压器的输出电压不足以完全打开挑选的保护MOSFET，所以可以增加带隔离zener 参考的自举电压，LM2734Z的数据手册见参考文献1。

作者：Kevin Daugherty, National Semiconductor, Novi, MI