總線電壓浪涌不僅對 DC/DC 轉換器造成危險，而且對負載也構成危險。涉及保險絲的傳統過壓保護方案不一定足夠快，也不夠可靠，無法保護FPGA、ASIC和微處理器等負載。更好的解決方案是準確、快速地檢測過壓情況，并通過快速斷開輸入電源，同時以低阻抗路徑在負載上釋放過電壓來做出響應。這可通過 LTM4641 中的保護功能實現。

電源和保護

LTM4641 是一款 4.5V 至 38V 輸入、0.6V 至 6V 輸出、10A 降壓型 μModule 穩壓器，具有高級輸入和負載保護選項，包括：

（A） 輸入保護?

欠壓鎖定、帶閉鎖閾值的過壓關斷

N 溝道過壓功率中斷 MOSFET 驅動器

N 溝道過壓功率中斷 MOSFET

（B） 負載保護

堅固、可復位的閉鎖過壓保護

N 溝道過壓撬棍功率 MOSFET 驅動器

此外，可定制以下故障的跳閘檢測閾值：輸入欠壓、過熱、輸入過壓和輸出過壓。可以選擇故障條件設置為閉鎖或遲滯重啟響應，也可以禁用。

輸出過壓和負載保護

電源和半導體控制IC行業常用的輸出過壓保護方案是接通同步（底部）MOSFET。這在嚴重的負載電流降壓事件中提供了一些過壓保護，但在保護負載免受真正的故障條件（如短路高壓側功率開關MOSFET）的影響方面不是很有效。當一個輸出撬棒 MOSFET （MCB） 和一個輸入串聯 MOSFET （MSP） 一起使用時，LTM4641 可提供同類最佳的輸出過壓保護，如圖 1 所示。

圖1.具有輸入斷接和快速撬棍輸出過壓保護功能的 LTM4641

MCB 是駐留在 VOUT 上的外部可選撬棍設備。如果輸出電壓超過一個可調門限 — 默認值比標稱值高 11% — LTM4641 會立即將其 CROWBAR 輸出邏輯拉高 （響應時間最大為 500ns） 并鎖斷其輸出電壓：功率級變為高阻抗，內部頂部和底部 MOSFET 均被鎖斷。CROWBAR 輸出接通 MCB，對輸出電容器放電并防止輸出電壓進一步出現正偏移。

MSP 位于輸入電源 （VIN） 和 LTM4641 的功率級輸入引腳 （VINH） 之間，并用作一個可復位的電子電源中斷開關。當 LTM4641 的內部電路檢測到故障情況 （例如輸出過壓 （OOV） 情況）時，MSP 的柵極在 2.6μs （最大值） 內放電，MSP 關斷。因此，輸入電源與 LTM4641 的功率級輸入 （VINH） 斷開，從而防止危險 （輸入） 電壓達到寶貴的負載。LTM4641 還使用一個獨立的基準電壓來產生一個 OOV 門限，該門限獨立于控制 IC 的帶隙電壓。

圖1顯示了頂部MOSFET MTOP發生故障時CROWBAR和VOUT波形，導致VIN和SW節點之間短路。撬棍在 500ns 內變為高電平并打開 MCB 以將輸出短路至地。VOUT 永遠不會超過額定輸出電壓的 110%。

輸入過壓和欠壓保護

LTM4641 具有輸入欠壓和過壓保護功能，其跳變門限可由用戶設置。請參考圖2。

圖2.用于設置輸入 UVLO、IOVRE 和 OVLO 閾值的電路

UVLO引腳直接饋入跳變門限為0.5V的比較器的反相輸入。當UVLO引腳降至0.5V以下時，開關動作被抑制;當UVLO引腳超過0.5V時，開關動作可以恢復。IOVRETRY 和 OVLO 引腳分別直接饋入跳變門限為 0.5V 的比較器的同相輸入。當IOVretry引腳超過0.5V時，開關動作被禁止;當IOVretry降至0.5V以下時，開關動作可以恢復。當OVLO引腳超過0.5V時，開關動作被禁止;當OVLO隨后降至0.5V以下時，在鎖存器復位之前無法發生開關動作。這三個引腳為定制 LTM4641 的行為提供了更大的靈活性。

效率

下面的圖 3 示出了 LTM4641 在圖 12 電路的典型 1V 輸入電壓下的效率曲線。利用所有保護電路，LTM4641 仍可實現高效率。

圖3.LTM4641 的效率曲線

結論

LTM4641 μModule 穩壓器可監視輸入電壓、輸出電壓和溫度條件。它可以為處理器、ASIC 和高端 FPGA 等負載提供全面的電氣和熱保護，防止電壓應力過大。

審核編輯：郭婷