Инженеры часто сталкиваются с трудными компромиссами, когда регуляторы напряжения могут подвергаться воздействию высоковольтных скачков напряжения, значительно превышающих нормальные диапазоны рабочих входных напряжений. Такая ситуация типична для автомобильных приложений, где при сбросе нагрузки генератора могут возникать высоковольтные переходные процессы с напряжением от 36 до 75 В и длительностью до 400 мс. Разработчики должны выбирать между регулятором, способным выдерживать такое входное напряжение, или использованием схемы защиты входа. Простая схема, описанная в этой статье, обеспечивает очень экономичный способ ограничения бросков напряжения до 50 В, позволяя использовать преимущества 20-вольтового регулятора с рабочей частотой 3 МГц. Эта схема займет небольшую площадь и будет относительно недорогой благодаря работе на частоте 3 МГц и более низковольтным компонентам, чем могли бы потребоваться для преобразователя, выдерживающего 50 В.
Схема защиты входа содержит компоненты Q1, R1, D1 и C5 (Рисунок 1). При включении схемы исток n-канального MOSFET Q1 находится под потенциалом земли и включается напряжением, поступающим от батареи на затвор через резистор R1. Как только входное напряжение превысит минимальное для IC1 значение 2.74 В, генератор регулятора LM2734Z включается, заряжая бутстрепную схему, состоящую из элементов D3, D4 и CB. Это добавочное напряжение, равное примерно VOUT – VFD (VFD прямое падение напряжения на диоде D3), передается на затвор транзистора Q1. Затем напряжение на затворе поддерживается конденсатором C5 во время закрытого состояния бутстрепного диода.
 |
|
| Рисунок 1. | N-канальный MOSFET и стабилитрон защищают импульсный стабилизатор от бросков напряжения до 50 В в автомобильных приложениях. |
Например, в нормальном режиме работы напряжение батареи составляет от 8 до 18 В, стабилитрон D1 не ограничивает напряжение, открывающее транзистор Q1, напряжение на затворе примерно на 2.5 В выше входного напряжения питания и падение напряжения на пути от батареи к LM2734Z мало. Однако если входное напряжение превысит пороговое значение, установленное стабилитроном D1, входное напряжение LM2734Z будет ограничено до уровня напряжения стабилитрона D1 за вычетом порогового напряжения транзистора Q1, или приблизительно до 20 – 2 В = 18 В, что значительно ниже максимально допустимого для LM2734Z напряжения 24 В. При выборе MOSFET Q1 необходимо внимательно отнестись к максимальному входному напряжению, пороговому напряжению затвор-исток и допустимой рассеиваемой мощности, как в установившемся режиме, так и в условиях теплового переходного процесса.
N-канальный MOSFET Q1 типа SI1470DN имеет сопротивление 95 мОм во включенном состоянии при напряжении сток-исток 2.5 В, выпускается в корпусе SC70-6 со сниженным тепловым сопротивлением и рассчитан на максимальное сопротивление сток-исток 30 В, однако за счет 20 В, добавляемых стабилитроном, он защищает вход преобразователя от напряжений до 50 В. В некоторых приложениях выходного напряжения регулятора может быть недостаточно для полного включения выбранного защитного MOSFET, поэтому можно увеличить добавочное напряжение с помощью отдельного стабилитрона. Подробные рекомендации приведены в техническом описании LM2734Z.
Купить LM2734 на РадиоЛоцман.Цены
