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[導讀]過壓保護電路(OVP)為下游電路提供保護,使其免受過高電壓的損壞。

1.前言

過壓保護電路(OVP)為下游電路提供保護,使其免受過高電壓的損壞。

撬棍電路對電源進行短路或鉗位,限制電源電壓,并觸發(fā)可能的保護功能,如:保險絲。
串聯(lián)開關則利用MOSFET或晶體管作為開關元件串行連接在電源線上,發(fā)生過壓時,OVP電路迅速關閉MOSFET,斷開與下游電路的連接。

盡管大多數(shù)同步升壓控制器中都存在逐周期限流功能,但有時工程師會在緊急情況下添加輸出過壓保護 (OVP) 以保護分立電路。在這篇文章中,我將向我們展示如何以極低的成本實現(xiàn)準確的輸出 OVP。雖然我將使用 LM5122 同步升壓控制器及其評估模塊 (EVM) 作為示例,但建議的電路也適用于其他同步升壓控制器。

2.具體方案

LM5122 多相同步升壓控制器適用于高效同步升壓穩(wěn)壓器應用。其控制方法基于峰值電流模式控制,可提供固有的線前饋、逐周期電流限制和簡單的環(huán)路補償。圖 1 顯示了簡化的 LM5122 應用圖。盡管存在逐周期限流功能,但 LM5122 本身不提供 OVP。但是,通過添加一個簡單的電路,我們可以實現(xiàn)足夠準確的輸出過壓保護

如何為同步升壓控制器添加過壓保護

1:簡化的 LM5122 應用圖

2 顯示了一個原始輸出 OVP 電路,其中輸出電壓檢測電阻分壓器由 R1 R2 組成。假設 z是齊納二極管的擊穿電壓,be是落在 n 溝道 p 溝道 n 溝道 (NPN) 晶體管的基極和發(fā)射極之間的電壓。我們可以使用等式 1 2 來觸發(fā)電路進入保護狀態(tài):

如何為同步升壓控制器添加過壓保護

因為1/2V通常具有耐受性,它們也隨變化溫度,OVP閾值將有很大的不同。

3 顯示了另一個輸出 OVP 電路,它將具有更多受控的 OVP 閾值。同樣,輸出電壓檢測電阻分壓器由 R1 R2 組成。LMV431 是一款低壓 (1.24V) 并聯(lián)穩(wěn)壓器。通過比較檢測電阻分壓器的中心點和 LMV431 的內部參考引腳,如果檢測電阻分壓器的中心點電壓高于 1.24V 參考電壓,則 OVP 將觸發(fā),如公式 3 所示:

如何為同步升壓控制器添加過壓保護

由于 LMV431 具有 1.5% 的初始溫度小容差,因此該電路比帶有齊納二極管的原始輸出 OVP 電路具有更高的 OVP 精度。如果檢測電阻分壓器的中心點電壓高于1.24VLMV431的陰極電壓會降低,這會導致MMBT2222的基極偏高。MMTB2222 的集電極連接到 LM5122 的欠壓鎖定 (UVLO) 引腳,UVLO 引腳下拉至 0V。升壓轉換器進入關斷模式并停止向輸出傳輸能量。

如何為同步升壓控制器添加過壓保護

2:原始輸出 OVP

如何為同步升壓控制器添加過壓保護

3:輸出 OVP 電路

使用 LM5122 EVMOVP 電壓設置為 23.5V。為了驗證 OVP 電路,我們可以調整 EVM 將標稱 O設置為 19.5V,并在 O感測分壓器上增加一個額外的 10kΩ 電阻。圖 4 顯示了實驗結果。LO 是低側 N 溝道 MOSFET 柵極驅動輸出。當?添加并聯(lián)10kΩ電阻后增加到23.5V時,UVLO拉低到零,LM5122進入關閉模式,其中所有的功能被禁用。

如何為同步升壓控制器添加過壓保護

4:低端 MOSFET OVP 觸發(fā)時停止開關

之所以需要使用兩個MMBT2222MMBT2907晶體管,是因為LM5122UVLO閾值為1.2VLMV431 陰極的最低電壓在 1.24V 以上。添加這兩個晶體管會導致低于 1.2V UVLO 引腳停止開關。

5 顯示了另一個沒有兩個晶體管的簡化輸出 OVP 電路。LM5122 控制器具有 UVLO 功能,帶有一個從電源電壓 IN到模擬接地引腳 (AGND)的外部 UVLO 設定點分壓器。LM5122 評估模塊的啟動電壓為 8.7VHYS設置為 0.5V。UV2的標準值為49.9kΩ ,UV1的標準值為8.06k Ω 。通過將 UV2分成兩個電阻器 UV2_1 R UV2_2并將 LMV431 的陰極連接到這兩個電阻器 UV2_1、UV2_2 的中心點我們可以使用圖 3 所示的電路實現(xiàn)類似的輸出 OVP 功能。

如何為同步升壓控制器添加過壓保護

5:簡化的輸出 OVP 電路

6 顯示了第二個輸出 OVP 電路的實驗結果。當 O增加到 23.5V 時,LMV431 的陰極電壓下降到 1.24V,UVLO 引腳電壓變?yōu)?0.53V。LM5122 進入待機模式并停止開關。軟啟動電容器放電至 0V,在 5.9ms 軟啟動時間后,器件再次開始開關。第二個輸出 OVP 電路觸發(fā)待機模式,比第一個 OVP 電路便宜。

如何為同步升壓控制器添加過壓保護

6:低端 MOSFET OVP 觸發(fā)時停止開關

3.結論

與原始 OVP 電路相比,我在這篇文章中提出的兩個輸出 OVP 電路具有更準確的 OVP 閾值。第二個 OVP 電路可以幫助我們為同步升壓控制器構建更簡單、低成本的輸出 OVP 功能。


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