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保护器件之-过压保护OVP芯片

时间:2023-11-18 19:19来源:硬件之路学习笔记 作者:ictest8_edit 点击:

一、基本原理   

 1. 过压保护芯片应用场景        前文介绍到了瞬态抑制二极管TVS, 也在文章中介绍到TVS的局限性,点击括号内链接跳转阅读,其他平台请转到公众号阅读(保护器件之-瞬态抑制二极管TVS(前篇)),如下图,5V电源给后级电路供电,假设后级电路最大耐压7V,如果想进行过压保护,若用额定电压5V以上的TVS,其钳位电压会超过10V,起不到过压保护的作用,此时OVP芯片就起到了作用。   

2. OVP芯片基本原理      
 如下图是一款OVP芯片的内部框图,基本逻辑是当输入电压过大时,内部逻辑及驱动电路将关断MOS管,此时输入与输出将断开,起到保护作用。      
 
UVLO(Under Voltage Lock Out),指低电压保护;OVLO(Over Voltage Lock Out),指过压保护OVP,此芯片同时支持低压与过压保护。OTP(Over Temperature Protection),指过温保护;
 
        过压保护示意图如下:
 
二、OVP芯片关键参数   
 1. 输入电压VIN       
 
供电电压不能超过输入电压VIN。    

2. 过压保护电压VOVLO      

VOVLO需要大于后级被保护的电压范围并且留有一定裕度。有的OVP是固定电压,而有些是可调的VOVLO。   

 3. 导通电阻Ron      

 导通电阻Ron是非常关键的参数,因为电流会通过MOS,所以导通电阻就决定了经过MOS后的压降,并且由于有功率损耗,导通电阻也会决定芯片发热量大小。假设导通电阻200mΩ,那么在1A电流下就会有0.2V的压降,在一些设计中这个是很大的压降,因此这个参数一定要注意。   
 
4.关断时间Toff       
 
当IC发现过压到关断输出存在一定的时间差,这个时间关断时间,这个时间在几十纳秒级别,时间越短越不容易损坏后级设备。
  三、OVP芯片应用   

 1. 基本参数        

基本参数自不必说,输入电压不能超过额定最高输入电压,同时VOVLO应低于后级电路最高输入电压。  
 
 2. 热设计        

由于有内阻存在,因此需要考虑到热设计因素,需要参数:热阻、导通内阻Ron等,点击括号内链接跳转阅读,其他平台请转到公众号阅读:(IC与器件的热设计)。    

3. TVS       

 由于OVP芯片输入电压也有限,为了防止静电等因素导致OVP芯片烧毁,可以在输入端加入一个TVS,此TVS的额定电压(反向截止电压VRWM)应该高于此电路输入电源电压,钳位电压Vclamp应该低于OVP芯片的最高输入电压。
    
4. 输入输出电容等        

输入输出电容按照规格书参考设计即可,但要注意的是MLCC电容的特性。可以阅读此前文章:点击括号内链接跳转阅读,其他平台请转到公众号阅读:(1. 陶瓷电容的直流偏压特性 / 2. 陶瓷电容的温度特性)。  
  5. 原理图示意 
 
四、扩展
        另外还有内置TVS的OVP芯片,自带ESD功能,同时还有的OVP芯片带EN使能的芯片,可以当作电源开关使用等。其他扩展功能的OVP芯片,可以关注艾为、维安以及ADI等公司获取更多。
 
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