如果有人將 24V 連接到您的 12V 電路會發生什么？如果電源線和地線無意中顛倒了，電路還能存活嗎？您的應用是否位于輸入電源可能非常高甚至低于地電位的惡劣環境中？即使這些事件不太可能發生，也只需要一個就可以破壞電路板。

您可以做些什么來保護您的敏感電路免受過高、過低甚至負電壓的影響？為了阻斷負電源電壓，系統設計人員傳統上將功率二極管與電源串聯。然而，該二極管占用寶貴的電路板空間，并在高負載電流下消耗大量功率。

另一種常見的解決方案是將高壓P溝道MOSFET與電源串聯。P 溝道 MOSFET 的功耗低于串聯二極管，但 MOSFET 及其驅動所需的電路會增加成本。

這兩種解決方案的一個缺點是它們犧牲了低電源工作，尤其是串聯二極管。此外，兩者都不能防止電壓過高，而這種保護需要更多的電路，包括高壓窗口比較器和電荷泵。

欠壓、過壓和反向電源保護

LTC?4365 是一款獨特的解決方案，可優雅而穩健地保護敏感電路免受不可預測的高或負電源電壓的影響。LTC4365 可阻斷高達 60V 的正電壓和低至 –40V 的負電壓。只有安全工作電源范圍內的電壓才會傳遞到負載。唯一需要的外部有源元件是連接在不可預測電源和敏感負載之間的雙通道N溝道MOSFET。

圖 1 顯示了一個完整的應用程序。電阻分壓器設置過壓 （OV） 和欠壓 （UV） 跳變點，用于連接/斷開負載與 VIN 的連接。如果輸入電源在此電壓窗口之外徘徊，則 LTC4365 會迅速斷開負載與電源的連接。

圖1.完整的 12V 汽車欠壓、過壓和反向電源保護電路。

雙通道 N 溝道 MOSFET 可阻斷 VIN 上的正電壓和負電壓。LTC4365 在正常工作期間為外部 MOSFET 的柵極提供了 8.4V 的增強型。LTC4365 的有效工作范圍低至 2.5V 和高達 34V — OV–UV 窗口可在此范圍內的任意位置。大多數應用不需要VIN保護鉗，進一步簡化了電路板設計。

準確快速的過壓和欠壓保護

LTC4365 中的兩個準確的 （±1.5%） 比較器可監視 VIN 上的過壓 （OV） 和欠壓 （UV） 情況。如果輸入電源分別高于OV或低于UV門限，則外部MOSFET的柵極會迅速關斷。外部電阻分壓器允許用戶選擇與VOUT負載兼容的輸入電源范圍。此外，UV和OV輸入具有非常低的漏電流（在100°C時典型值為<1nA），允許外部電阻分壓器中的大值。

圖2顯示了當VIN從–30V緩慢上升至30V時，圖1電路的反應。UV 和 OV 門限分別設置為 3.5V 和 18V。當電源在 3.5V–18V 窗口內時，VOUT 跟蹤 VIN。在此窗口之外，LTC4365 將關斷 N 溝道 MOSFET，從而斷開 VOUT 與 VIN 的連接，即使 VIN 為負也是如此。

圖2.輸入電壓從 –30V 掃描至 30V 時的負載保護。

新型反向電源保護

LTC4365 采用一種新穎的負電源保護電路。當 LTC4365 在 VIN 上檢測到一個負電壓時，它會快速將柵極引腳連接至 VIN。柵極和VIN電壓之間沒有二極管壓降。當外部 N 溝道 MOSFET 的柵極處于最大負電位 （VIN） 時，從 VOUT 到 VIN 處的負電壓的泄漏最小。

圖3顯示了當VIN熱插拔至–20V時發生的情況，VIN、VOUT和GATE在連接之前從地電位開始。由于VIN和GATE連接的寄生電感，VIN和GATE引腳上的電壓明顯低于–20V。外部MOSFET必須具有能夠承受這種過沖的擊穿電壓。

圖3.熱插拔VIN至 –20V。

雙通道 N 溝道 MOSFET 可阻斷 VIN 上的正電壓和負電壓。LTC4365 在正常工作期間為外部 MOSFET 的柵極提供了 8.4V 的增強型。LTC4365 的有效工作范圍低至 2.5V 和高達 34V — OV–UV 窗口可在此范圍內的任意位置。大多數應用不需要VIN保護鉗，進一步簡化了電路板設計。

交流阻斷

LTC4365 中的兩個準確的 （±1.5%） 比較器可監視 VIN 上的過壓 （OV） 和欠壓 （UV） 情況。如果輸入電源分別高于OV或低于UV門限，則外部MOSFET的柵極會迅速關斷。外部電阻分壓器允許用戶選擇與VOUT負載兼容的輸入電源范圍。此外，UV和OV輸入具有非常低的漏電流（在100°C時典型值為<1nA），允許外部電阻分壓器中的大值。

圖2顯示了當VIN從–30V緩慢上升至30V時，圖1電路的反應。UV 和 OV 門限分別設置為 3.5V 和 18V。當電源在 3.5V–18V 窗口內時，VOUT 跟蹤 VIN。在此窗口之外，LTC4365 將關斷 N 溝道 MOSFET，從而斷開 VOUT 與 VIN 的連接，即使 VIN 為負也是如此。

圖4.36ms 恢復定時器可阻斷 28V、60Hz 交流線路電壓。

故障條件下的高壓瞬變

圖5所示為設計用于在過壓條件下產生瞬變的測試電路。標稱輸入電源為 24V，過壓門限為 30V。圖6顯示了VIN過壓條件下的波形。這些瞬變取決于VIN和GATE引腳上的寄生電感。電路在瞬變中幸存下來而沒有損壞，即使在實驗期間沒有使用可選的電源鉗（D1）。

圖5.大 V 時的 OV 故障在電感。

圖6.未使用TranZorb （TVS）時OV故障期間的瞬變。

在兩個電源之間進行選擇

當器件處于關斷狀態時，VIN 和 VOUT引腳可由兩個不同電源以不同的電壓驅動。LTC4365 自動將 GATE 引腳驅動到兩個電源中較低者以下，從而防止電流沿任一方向流過外部 MOSFET。圖 7 的應用使用兩個 LTC4365 在兩個電源之間進行選擇。應注意確保在任何給定時間，兩個LTC4365中只有一個使能。

圖7.在兩種電源之一之間進行選擇。

VOUT 上電時的反向 VIN 熱插拔

LTC4365 可針對負 VIN 連接提供保護，即使 VOUT 由一個單獨的電源驅動也是如此。當 LTC4365 處于停機模式且 VOUT 上電至 20V 時，圖 8 顯示了 VIN 熱插拔至 –20V 時的波形。只要不超過外部MOSFET的擊穿電壓（60V），VOUT上的20V電源就不會受到VIN反極性連接的影響。

圖8.負 V在帶 V 的熱插拔外動力。

結論

LTC4365 控制器可保護敏感電路免受過壓、欠壓和反向電源連接的影響。僅當用戶可調UV和OV跳變門限限定電源電壓時，電源電壓才會傳遞到輸出端。此窗口之外的任何電壓都會被阻斷，最高可達 60V 和低至 –40V。

LTC4365 的新穎架構實現了堅固、小巧的解決方案尺寸和極少的外部組件，并且采用纖巧的 8 引腳 3mm × 2mm DFN 和 TSOT-23 封裝。無需與電源串聯的反向電壓阻斷二極管;LTC4365 利用背靠背的外部 MOSFET 自動執行此功能。LTC4365 具有一個 2.5V 至 34V 的寬工作范圍，并且在停機期間僅消耗 10μA 電流。

審核編輯：郭婷