過壓保護 （OVP） 器件可保護下游電路免受拋負載事件或瞬變期間發生的過壓情況的影響。有時，OVP器件的基本應用電路不足以滿足特定應用;以下是兩種常見的變體。首先，可以提高電路的最大輸入電壓。其次，可以修改電路，將輸出電容用作儲能器，以在過壓或欠壓條件下保持能量。本應用筆記討論了如何進行這兩種設計修改。MAX6495–MAX6499/MAX6397/MAX6398 OVP器件可作為這些技術的示例。

介紹

MAX6495–MAX6499/MAX6397/MAX6398過壓保護（OVP）器件可保護下游電路免受拋負載事件或瞬變期間發生的過壓情況的影響。這些器件通過控制與電源軌串聯的 n 溝道 MOSFET 來工作。當電壓超過用戶指定的過壓門限時，柵極拉低，MOSFET 關斷，斷開電源軌。

數據手冊中介紹的這些OVP器件的典型電路適用于大多數應用（見圖1）。然而，有時應用需要對基本電路進行一些修改。本文討論了兩種這樣的應用：增加最大輸入電壓，以及在過壓事件期間使用輸出電容作為儲能器。

圖1.基本過壓保護電路。

增加最大輸入電壓

雖然圖1中的電路適用于高達72V的輸入電壓瞬變，但某些應用需要更多的保護。因此，了解如何提高OVP器件中的最大輸入電壓是有利的。圖2顯示了一個帶有一個附加電阻和一個齊納二極管的電路，齊納二極管用于箝位IN上的電壓。雖然增加晶體管緩沖器（圖3）降低了并聯穩壓器的電流要求，但確實增加了設計成本。

圖2.增加最大輸入電壓的過壓保護電路。

圖3.該過壓保護器電路使用晶體管緩沖器來增加最大輸入電壓。

要選擇齊納電壓并避免在正常工作期間浪費功率，請選擇高于最大正常輸入電壓的電壓。此外，齊納二極管電壓必須低于OVP電路的最大工作電壓（72V），在齊納二極管電流最高的瞬態條件下。

串聯電阻R3必須足夠大，以限制過壓條件下齊納二極管的功耗，但又要足夠小，以最小輸入電壓維持OVP IC的功率。

計算圖3的R2電阻值從以下給定開始：D1的齊納電壓為54V;過壓峰值為150V;齊納二極管中的功率應為3W或更低。根據這些數據，流過齊納二極管的最大電流為：

3W/54V = 56mA

有了這個電流，R3的下限應該是：

（150V - 54V）/56mA = 1.7kΩ

因此，R3的峰值功耗為：

（56mA）2 × 1.7kΩ = 5.3W

小于此5.3W的電阻值將導致電阻和齊納二極管中相當大的功耗。

要計算電阻的上限，必須知道所需的最小電源電壓。MAX6495要求輸入電壓至少為5.5V。在本例中，最小電源電壓為6V，因此正常工作期間電阻R3兩端的可接受壓降為500mV。由于MAX6495的電源電流為150μA（最大值），相應的最大電阻值為：

500mV/150μA = 3.3kΩ

圖3電路的電阻R2設置為2kΩ，以確保OVP器件在略低于6V的輸入電壓下工作。

請注意，在過壓條件下，R3和D1（圖2）的功耗很大。如果過壓瞬變持續（即超過幾十毫秒），圖3中的電路可能更適合該應用。該發射極-跟隨器電路通過減少從R3和D3之間的節點汲取的電流，大大增加了R1的允許最大值。對于 100 的晶體管β，150μA 的電源電流變為 1.5μA。此時，二極管的5μA反向漏電流不容忽視。R3設置為10kΩ，從而將R3上由漏電流引起的壓降限制在50mV。

在IN至GND之間使用1μF（最小值）陶瓷電容器。 確保元件的額定電壓滿足輸入電壓要求。仔細注意VDS_MAXMOSFET系列的額定值。

使用輸出電容器作為儲能器

在過壓條件下，典型應用電路會自動對輸出電容放電以保護下游電路（圖 4）。有時，應用需要輸出電容來存儲能量，并在瞬態過壓條件下保持下游電路的電源。圖5中的電路實現了此操作。

圖4.典型的過壓限制電路，顯示輸出電容的放電路徑。

MAX6495–MAX6499/MAX6397/MAX6398使用連接至GATE輸出的內部100mA吸電流（見圖4）對柵極電容放電和輸出電容放電。吸電流使柵極放電（參見電流I1，綠色箭頭），直到 GATE 上的電壓等于 OUTFB 上的電壓。此時，FET 關閉。吸電流繼續降低GATE上的電壓，最終正向偏置內部箝位二極管并放電輸出電容（電流I2紅色）。

圖5.帶儲能電容電路的過壓限制器。

如果OUTFB斷開，從而消除通過箝位二極管的電流路徑，則輸出電容不再放電。但是，MOSFET的柵極不再具有保護箝位二極管和VGS_MAX可能會超過評級。

在MOSFET的源極到MOSFET的柵極增加一個外部箝位二極管（圖1中的D5），重新引入從輸出到100mA吸電流的電流路徑。通過在GATE和柵極引腳之間增加一個串聯電阻（圖3中的R5），可以限制該電流，并減少輸出電容上的電流消耗。限制電流還會增加關斷時間，并減慢電路對尖銳過壓瞬變的響應。在串聯電阻兩端增加一個電容（圖4中的C5）有助于縮短響應時間。一個可選的電阻器R4可防止OUTFB浮動。

如果MAX6495–MAX6499/MAX6397/MAX6398工作在限幅器模式，將SET電阻分壓器連接到輸出連接而不是輸入端（見上圖），電路可以周期性地向輸出電容增加電荷。然后，當電容電壓降至過壓門限的遲滯電壓以下時，串聯MOSFET導通，為電容充電，當電壓超過過壓門限時關斷。

圖6所示為MAX6495–MAX6499/MAX6397/MAX6398連接工作在過壓監測模式。通過將SET電阻分壓器連接到輸入連接，MOSFET將在輸入過壓期間關斷并保持關斷狀態，直到過壓條件消失。

圖6.過壓比較器配置為過壓監視模式。

審核編輯：郭婷