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(tǒng)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(xiàn)。

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(wěn)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(yè)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(lián) 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?yōu)楦咦杩?，內部頂部和底?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(xiàn)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(fā)生故障時CROWBAR和VOUT波形，導致VIN和SW節(jié)點之間短路。撬棍在 500ns 內變?yōu)楦唠娖讲⒋蜷_ 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(fā)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(xiàn)高效率。

圖3.LTM4641 的效率曲線

結論

LTM4641 μModule 穩(wěn)壓器可監(jiān)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