電源過壓保護電路,各元器件參數選擇


  本文的電路與電源過壓保護電路,PMOS無法關斷的問題探索是一樣的,但其選型不一定合適,這里將參數的選擇進一步做一個說明,之前看到一個觀點:電路都是計算出來的。也就是小到每個電阻電容的值都是經過計算的,這樣自己設計的電路才能了如指掌,知道其優缺點在哪里,才能做到心中有數,當然本人與其相差遠不止十萬八千里,只能是盡量看齊!

 先把圖貼出來

 

1. Q2--開斷輸入輸出電壓

1.1 Id:這里要選擇漏極電流能滿足后級電路要求的,按照降額20%來計算,Id = I/0.8

1.2 Rds:選擇導通電阻小的,幾十毫歐比較好,此值與Vgs有關,Vgs越大導通電阻越小

 

2. R4--Q2 Vgs分壓電阻

2.1:首先需要知道Q1 PNP的集電極-發射極的飽和導通電壓Vce(bat)

2.2:預估最大的輸入保護電壓VIN(max)

2.3:設定流過R4的電流Ir4(Ic(bat)),根據Q1集電極-發射極對應飽和電壓Vce(bat)下集電極飽和電流Ic(bat)設定

2.4:R4 = (VIN(max) - Vce(bat)) / Ir4(Ic(bat))

2.5:根據W = Ir4*Ir4*R4選擇滿足功率的封裝,功率同樣要預留余量,不然電阻就會燒壞

 

3. R3--Q2 Vgs分壓電阻

3.1:正常工作時的VIN

3.2:Q2導通時的Vgs,一般選取Rds最小的Vgs

3.3:根據 Vgs = VIN*R4 / (R3 + R4),計算出R3

3.4:根據 Ir34 = VIN / (R3 + R4),計算出Ir34

3.5:根據W = Ir34*Ir34*R3選擇滿足功率的封裝,功率同樣要預留余量

 

4. Q1--控制Q2開斷

4.1:選擇小的集電極-發射極飽和電壓Vce(bat),需要滿足Vce(bat) < Vgs(th),此Vgs為Q2的Vgs的閾值電壓,如果不滿足此要求,從原理上分析,即使Q1導通,因為此時Vgs已經達到導通條件,所以無法關閉,起到保護作用

4.2:Vbe(bat):個人認為沒有特別的講究,一般也就零點幾伏

 

5. R2--發生過壓時,D1的限流電阻

5.1:得到穩壓二極管D1的穩壓值Vd1.n

5.2:Q1的Vbe(bat),要與前面的Vce(bat)對應,根據Datasheet中參數或者圖標對應

5.3:預估最大的輸入保護電壓VIN(max)

5.4:與Vce(bat)對應的基極電流Ib

5.5:R2 = (VIN(max) - Vbe(bat) - Vd1.n) / Ib

5.6:根據W = Ib*Ib*R2選擇滿足功率的封裝,功率同樣要預留余量

 

6. D1

6.1:VIN(ovp):開始保護的電壓

6.2:Vd1.n = VIN(ovp) - Vbe(bat)

6.3:根據Vd1.n選擇合適的穩壓二極管,其實這里是有點問題的,應該是先確定穩壓二極管,再來確定Q1的參數,當然並沒有固定的順序,更多的是不斷來會調

 

7. R1--D1的限流電阻,且提供Q1的基極偏置電流

7.1:VIN(ovp):開始保護的電壓

7.2:Iz:D1穩壓二極管穩定工作時的電流

7.3:R1 = VIN(ovp) / Iz

7.4: 根據W = Iz*Iz*R1選擇滿足功率的封裝,功率同樣要預留余量

 

針對R1的選擇,可能還有些需要考慮的地方!這里提到的Vgs、Vbe都是指絕對值。

 


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