一种防止车载电源过压过流的保护电路

技术领域

本发明涉及汽车电子技术领域，具体为一种防止车载电源过压过流的保护电路。

背景技术

车载电子产品对供电的安全性的要求比较高，车载供电系统低压直流电源一般是12V或24V，但其中常伴有60V以下的浪涌电压，车载计算机设备设计时如果没有车载防浪涌电压电路。12V直流环境下承受电压尖峰为60V的浪涌电压，使得车载设备很容易发生故障，无法可靠工作。现有技术中一般可通过采用TVS瞬态电压抑制二极管和采用分立器件构建直流过压保护电路。

但是现有技术在实际使用时，采用TVS瞬态电压抑制二极管保护电路时，TVS选型复杂，且无法应付长时间的过压，不到0.5STVS就会因过热烧毁，后级电路就会失去保护；采用分立器件构建直流过压保护电路时，各原件参数选择比较复杂，无法实现电路电流检测，输入电压过大时可能会把mos管栅源击穿。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止车载电源过压过流的保护电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括LT4356芯片、采样电阻、场效应管、第一电阻、第二电阻、第四电阻、第五电阻、第三电容和第五电容，所述LT4356芯片的VCC引脚和IN+引脚均连接电源输入端Vin，所述LT4356芯片的SHDN引脚与LT4356芯片的VCC引脚连接，所述采样电阻的两端分别与LT4356芯片的VCC引脚和SNS引脚相连，所述场效应管的漏极连接LT4356芯片的SNS引脚，所述场效应管的栅极连接LT4356芯片的GATE引脚，且场效应管的源极连接LT4356芯片的OUT引脚，所述LT4356芯片的OUT引脚与电源输出端Vout连接。

优选的，所述第一电阻的两端分别与LT4356芯片的FB引脚和LT4356芯片的OUT引脚连接。

优选的，所述第二电阻的两端分别与LT4356芯片的FB引脚和接地端连接，所述RI和第二电阻均与电源输出端Vout连接。

优选的，所述第一电阻和第二电阻并联设置，且第三电容串联在第二电阻和电源输出端Vout之间。

优选的，所述第五电容串联在LT4356芯片的GND引脚和TMR引脚之间，且LT4356芯片的GND引脚和TMR引脚均与接地端连接。

优选的，所述第四电阻串联在电源输入端Vin和LT4356芯片的IN+引脚之间，且第五电阻的两端分别与LT4356芯片的IN+引脚和接地端连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用先进的浪涌抑制器芯片LT4356芯片和为IRLR2908为核心器件的场效应管设计过压过流保护电路，LT4356芯片是凌特(LT)公司生产的一款具有故障锁断功能的浪涌抑制器，该器件能同时进行过压和过流保护，工作电压范围可到4V～80V，在不对自身和负载造成损坏的前提下提供－60V的反向输入保护、输出电压检测，集检测保护于一体，从而防止浪涌电压或长时间电源过压对电子器件的冲击，既提高了系统的可靠性，而TVS方案只能对瞬间浪涌电压进行抑制而且对于长时间浪涌电压无能为力，相比于采用分立器件搭建保护电路，本方案设计简洁，对不同电源适应性强，本发明电路能有效的抑制车载电源出现浪涌对电子设备的烧毁的情况，有利于提高在车载电子的稳定性，有较大的应用价值。

2、本发明LT4356芯片的工作电压范围可到4V～80V适用于大多数车载电源，并且可以实现电源过流保护，浪涌抑制箝位电压可根据项目要求自行设置，电路保护时的反应时间可以根据项目要求自行调节，面对不同电源，只需修改部分外围电路阻容值即可满足需求，适应性强。

附图说明

图1为本发明一种防止车载电源过压过流的保护电路整体结构电路图。

图中：1、LT4356芯片；2、采样电阻；3、场效应管；4、第一电阻；5、第二电阻；6、第五电容；7、第四电阻；8、第五电阻；9、第三电容。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：包括LT4356芯片1、采样电阻2、场效应管3、第一电阻4、第二电阻5、第四电阻7、第五电阻8、第三电容9和第五电容6，LT4356芯片1的VCC引脚和IN+引脚均连接电源输入端Vin，LT4356芯片1的SHDN引脚与LT4356芯片1的VCC引脚连接，采样电阻2的两端分别与LT4356芯片1的VCC引脚和SNS引脚相连，场效应管3的漏极连接LT4356芯片1的SNS引脚，场效应管3的栅极连接LT4356芯片1的GATE引脚，且场效应管3的源极连接LT4356芯片1的OUT引脚，LT4356芯片1的OUT引脚与电源输出端Vout连接。

第一电阻4的两端分别与LT4356芯片1的FB引脚和LT4356芯片1的OUT引脚连接。

第二电阻5的两端分别与LT4356芯片1的FB引脚和接地端连接，RI和第二电阻5均与电源输出端Vout连接。

第一电阻4和第二电阻5并联设置，且第三电容9串联在第二电阻5和电源输出端Vout之间。

第五电容6串联在LT4356芯片1的GND引脚和TMR引脚之间，且LT4356芯片1的GND引脚和TMR引脚均与接地端连接。

第四电阻7串联在电源输入端Vin和LT4356芯片1的IN+引脚之间，且第五电阻8的两端分别与LT4356芯片1的IN+引脚和接地端连接。

工作原理：在使用时，该发明具有以下几种功能：

1.过流设计保护

直流电源输入到LT4356芯片1后通过采样电阻2进行采样，当采样电阻2两端的压降控制LT4356芯片1的GATE端以实现过流保护功能，采样电阻2两端VCC和SNS端的压降和内部50mV基准电压进行比较，当采样电阻2压降大于50mV时，电路进入过流保护。

2.过压设计保护

LT4356芯片1作用就是浪涌抑制，它内部可以设置一个箝位电压，当电压超过箝位电压时，LT4356芯片1起作用，保证输出电压在箝位电压以下，本文发明就是利用这个功能来达到过压保护的设计目的，如图1所示，LT4356芯片1有一个FB端，它内部连接一个电压比较器，LT4356芯片1FB端的反馈电压和内部的1.25V基准电压比较来控制LT4356芯片1GATE的输出，LT4356芯片1GATE端和外部的采样电阻2的栅极连接来控制电压的输出，当电压超过设定值时，采样电阻2关断以实现过压保护功能，第一电阻4和第二电阻5两个电阻分压后，连接到LT4356芯片1FB端，发生过压时，芯片即进入故障状态，在故障周期内，LT4356芯片1GATE端控制采样电阻2继续保持导通，直到时间超过故障设定的时间，LT4356芯片1GATE端控制采样电阻2关断，进入保护状态。

3.故障反应时间设置

故障时间实际上是本发明电路保护时的反应时间。本发明电路的故障时间能够通过LT4356芯片1上的一个TMR端的电容(CTMR)来调节，在故障时间内电路箝位工作在给定的电压和电流值范围内，当超过故障时间时，LT4356芯片1关断以保护后级电路不被损坏，第五电容6同样也控制着电路恢复时间，经过一段恢复时间后，LT4356芯片1会自动重启，适当地调整电路故障时间来设置保护电路的保护反应速度，这也是提高电路安全性能的一个重要方法，根据LT4356芯片数据手册，故障时间的计算为：

T＝CTMR×100mV/5A

如果取CTMR＝1F，则故障时间大约为2ms。

4.场效应管的功率选择设计

当发生过压过流时，功率器件采样电阻2并没有及时关闭，而是还要工作较长一段时间，此时间一般称为故障时间，因此对采样电阻2的性能提出了较高要求，对采样电阻2重点考核的参数有导通电阻RDS(ON)，最大漏源电压VDSS和安全工作区SOA曲线等。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。