LTC4366高压浪涌抑制器应用深入讲解（独家收录）

外部PNP

在某些场合中，功率电阻器R_SS的体积可能很庞大。可以用大阻值(具较低功率和尺寸)的R_SS与一个PNP配合起来使用，如图4所示。除了由BASE引脚供应的0.8A电流之外，来自PNP的基极电流也必须流过R_SS，这将限制最大R_SS值。在有些场合，最小PNPβ低至35。当V_SS电流为350A时，基极电流变为10A。可见，与未采用PNP的应用电路相比，这将允许使用一个大35(β)倍的R_SS。

最小电源电压启动

当针对最小电源电压条件，行设计时，应选择合适的R_SS和R_IN以提供足够的电流，从而足以把C1充电至4.75V，这一点是很重要的。决定最小电源电压的参数包括：C1电压、MOSFET门限电压、一个串联肖特基二极管电压降、R_SS和R_IN的电阻、V_DD引脚中的电流，最后还有来自V_SS引脚的电流(见图5)。

^VIN(MIN)^=(IVDD^•RIN^)+VD^+VTH^+VC1^+(IVSS^•RSS⁾

以上参数使用“电特性”表获得：

V_C1=V_UVLO2=4.75V(UVLO2门限)

I_VDD=I_VDD(STHI)=9A(I_VDD启动，栅极为高电平)I_VSS=I_VSS(AMP)=45A(采用调节放大器时的I_VSS)

V_D=0.58V

V_IN(MIN)=(9A•R_IN)+0.58V+V_TH+4.75V+(45A•R_SS)

当MOSFET栅极为高时，OUT引脚电压等于电源电压。这对最小电源电压施加了另一个限制条件，因为充电泵把V_SS电流增加至160A。C1电压假定被箝位在5.7V。这些数值在“电特性”表中被规定为V_Z(OUT)和I_VSS(CP)(充电泵接通)：

^VIN(MIN)^=VZ(OUT)^+(IVSS(CP)^•RSS⁾ 或

最后一个V_IN(MIN)公式设定了R_SS的最大值。在选择R_SS之后，R_IN的最大值(针对该特定的R_SS)利用第一个

V_IN(MIN)公式来计算：

这两个公式实现了R_SS和R_IN阻值的最大化(因而减少了功耗)，同时仍然提供了接通充电泵所必需的V_C1电压。把电源电压增加至超过最小电源电压将增加R_SS中的电流和功率，并缩短C1充电所需的时间。至于那些有可能需要一个更小R_SS(MAX)的情形，将在“最大电源电压启动”部分进行讨论。

最大电源电压起动

在启动期间，还有可能存在最大过压电源。过压保护电路必须在高电压被传送至负载之前唤醒。GATE引脚电压在C1充电的过程中动态地斜坡上升。电容器C1必须充电至2.55VUVLO1门限，以在OUT引脚电压超过过压调节点V_REG之前接通调节放大器和基准。此类情况有可能把R_SS的阻值减小至上述“最小电源电压启动”中所规定的最大值以下。R_SS中的电流超过了由V_SS引脚所供应的电流(本质上I_RIN)时，电容器C1开始充电。I_RIN=I_RSS时V_SS引脚上的电压现在被标记为V_SS(MATCH)。V_SS引脚电压是一个位于R_IN和R_SS之间分压器的中点电压(在把V_DD至V_SS的齐纳箝位电压从电源电压减去之后)。

当V_IN增加时，V_SS(MATCH)电压增加。如果匹配电压超过了过压调节点(V_REG)，则负载不受保护。情况的确如此，因为C1在V_SS已经超过V_REG时仍将需要充电至2.55V。由于OUT引脚电压至少比V_SS高2.55V，因此它超过了规定的最大值。应选择充分低于V_REG(至少要低2.55V)的匹配点(在电源电压处于最大值的情况下)，从而允许C1及时充电以保护负载免遭过压的损坏。实际上，使V_SS引脚电压比V_REG低7V可为C1的充电提供所需的裕量。

VSS(MATCH)(MAX) = VREG–7V

增加R_SS将提高匹配点，因此确定最大R_SS同时仍然提供针对过压的保护是有益的。采用I_RIN=I_RSS：

采用：
RSS = VSS(MATCH)(MAX) = VREG – 7V
RIN = VIN – VZ(VDD) – VRSS

代入：

如果我们保证R_SSR_SS(MAX)，则下式成立：
VSS(MATCH) VSS(MATCH)(MAX)

C1负责对充电泵进行旁路，且数值至少必需为0.22F。C1的尺寸也需要加以限制。栅极电容器(C_G)决定了最大输出电容器C1_(MAX)，以将在OUT电压超过过压门限之前充电至2.55VUVLO1门限(V_UVLO1)。

在大多数场合中：

C1_(MAX)=10•C_G至100•C_G

GATE电容器，C_G

栅极电容器用于实现三项功能。第一：C_G负责吸收过压瞬变期间来自MOSFET栅极至漏极电容的电荷。第二：该电容器还充当过压调节放大器的一个补偿组件。用于保证稳定性的C_G最小值为2nF。最后，C_G可设定GATE和OUT引脚的电压变化速率。GATE引脚电压的上升斜率等于20A/C_G。该斜率决定了流入负载电容器的充电电流。

C_G的额定电压必须大于调节电压(V_REG)。

MOSFET的选择

LTC4366驱动一个N沟道MOSFET以传导负载电流。MOSFET的重要特性是接通电阻R_DS(ON)、最大漏-源极电压V_(BR)DSS、门限电压和SOA。可容许的最大漏-源极电压必须高于电源电压。如果输出短路到地或者在过压过程之中，则整个的电源电压将出现在MOSFET的两端。

MOSFET的门限电压在最小电源电压启动计算中使用。对于采用低于12V电源的应用，需要一个逻辑电平MOSFET。如果所用的电源高于12V，则使用一个标准门限N沟道MOSFET就足够了。

MOSFET的SOA必须包含所有的故障状况。在正常操作中，传输晶体管完全导通，因而耗散极少的功率。但在过压故障期间，GATE引脚电平被维持以通过MOSFET调节输出电压。大电流与MOSFET两端的高压降在这些场合中可以共存。必须将MOSFET的SOA曲线与故障定时器电容器的选择一道加以审慎的考虑。

布局考虑

由于SD、V_DD和GATE引脚上具有高阻抗，因此这些引脚对于至地漏电流很敏感。例如：SD引脚上的至地漏电流若大于1.6A，则将启动停机状态。提供远离接地走线的足够间距并在裸露引脚上添加敷形涂层材料可降低漏电流中断系统操作的风险。应把旁路电容器C1布设在尽可能靠近OUT和V_SS引脚的地方，这一点很重要。将10Ω电阻器安放在尽可能靠近MOSFET栅极引脚之处。这将减少导致MOSFET自激振荡的寄生走线电容。

FB引脚在调节环路闭合时对寄生电容很敏感。这种电容性负载引起的后果之一是在过压调节期间产生输出振荡。建议将电阻器R_FB1和R_FB2布设在靠近器件引脚的地方，并最大限度地减小FB走线本身的尺寸。

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