簡介

由于電子子系統(tǒng)在整個(gè)產(chǎn)品的可靠和安全運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用，因此在DC / DC步驟周圍增加了一個(gè)過壓保護(hù)電路 - 考慮到它們的絕對(duì)最大電壓（某些軌道上<2V）遠(yuǎn)低于中間總線電壓，可能建議使用下降調(diào)節(jié)器以防止損壞最新的數(shù)字邏輯處理器。 （為了進(jìn)一步了解哪些操作環(huán)境和條件保證了這種保護(hù)，請參考“μModule穩(wěn)壓器為中間總線電壓浪涌提供電源并保護(hù)低壓μ處理器，ASIC和FPGA”）過壓保護(hù)電路的一個(gè)關(guān)鍵部分是撬棒，這是一個(gè)組件，當(dāng)觸發(fā)時(shí)，降壓調(diào)節(jié)器的輸出和接地連接短路，以減輕負(fù)載上的電壓應(yīng)力。

用作撬棒的兩種最常見的電路元件是MOSFET和可控硅整流器（SCR） ）也稱為晶閘管。我們使用LTM4641（38V IN ，10A降壓穩(wěn)壓器）作為我們的測試平臺(tái)，比較了兩種器件保護(hù)現(xiàn)代數(shù)字邏輯內(nèi)核典型1.0V輸出軌的能力（圖1）。該μModule穩(wěn)壓器具有集成的輸出過壓檢測電路和撬棒驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)輸出端檢測到輸出過壓情況時(shí)，撬棒引腳上的內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器在500ns內(nèi)變?yōu)楦唠娖?，MSP上的MOSFET斷開輸入電源V INH 與DC / DC轉(zhuǎn)換器的連接。

測試條件

對(duì)于我們的測試，我們假設(shè)1.0V標(biāo)稱輸出電壓代表現(xiàn)代邏輯器件（包括FPGA）的核心電壓，ASIC和微處理器?？焖俚倪^壓響應(yīng)時(shí)間對(duì)于保護(hù)低壓邏輯是必不可少的，其絕對(duì)最大額定電壓通常為額定值的110％至150％。當(dāng)上游軌道是諸如12V，24V和12V的中間總線電壓時(shí)，這一事實(shí)尤其重要。 28V。在我們的測試中，輸入電壓設(shè)置為38V，可調(diào)輸出過壓保護(hù)觸發(fā)閾值保留在標(biāo)稱輸出電壓的默認(rèn)值110％。

結(jié)果

MOSFET

首先是MOSFET。安裝了NXPPH2625L3mΩ，1.5V TH ，100A MOSFET，5×6mm電源SO-8作為撬棒，柵極連接到CROWBAR驅(qū)動(dòng)器引腳。在從V INH 到SW的直接短路下，偏移從未超過1.16V或標(biāo)稱值的116％（圖2）。

接下來，我們用Littelfuse的可控硅整流器（SCR）替換MOSFET，并將CROWBAR驅(qū)動(dòng)器引腳連接到SCR的柵極。 Littelfuse S6012DRP的額定峰值浪涌電流為100A ，峰值導(dǎo)通電壓為1.6V，觸發(fā)閾值為1.5V，采用6.6×11.5mm TO-252封裝。在OVP事件引起保護(hù)后，輸出電壓保持相對(duì)恒定在1.6V，超過標(biāo)稱穩(wěn)壓電壓的60％，與Littelfuse SCR的峰值導(dǎo)通電壓一致（圖3）。在V INH 處添加的探針向我們表明，即使輸入電源已經(jīng)降至接近零，V OUT 仍然保持高電平。顯然，Littelfuse SCR無法提供有效的過壓保護(hù)。

對(duì)于我們的下一次測試，Littelfuse SCR二極管交換了具有較低導(dǎo)通電壓和觸發(fā)閾值的Vishay SCR。 Vishay 10TTS08S的額定電流為110A峰值浪涌電流，1.15V峰值導(dǎo)通電壓，以及采用10×15mm TO-263封裝的1.0V觸發(fā)閾值。乍一看，使用Vishay SCR的OVP保護(hù)似乎是對(duì)Littelfuse SCR的改進(jìn)，但輸出電壓在標(biāo)稱穩(wěn)壓電壓上達(dá)到1.7V或70％的峰值（圖4）。在這種情況下，在OVP峰值和SCR的導(dǎo)通狀態(tài)電壓之間似乎沒有相關(guān)性。在SCR處于適當(dāng)位置的兩種情況下，輸出電壓在過壓事件開始后的12-14μs內(nèi)達(dá)到峰值，這表明SCR的響應(yīng)時(shí)間延遲。

結(jié)論

這個(gè)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)支持我們的說法，即可控硅整流器（晶閘管）反應(yīng)太慢，導(dǎo)通電壓過高，無法成為當(dāng)今最先進(jìn)的FPGA，ASIC和微處理器的有效撬棒。此外，SCR需要比MOSFET更優(yōu)越的PCB面積。像NXP PH2625L這樣的MOSFET與LTM4641配合使用，是一種更可靠，更有效的方法，可以為最新的數(shù)字邏輯器件供電和保護(hù)。