電路保護方案能夠保護電源和整個(gè)系統免受諸如過(guò)電流、短路、輸入浪涌電流、過(guò)電壓、欠電壓、輸入反極性保護（通常稱(chēng)為誤配線(xiàn)）和反向電流阻塞的事件的影響。

 

在本博客中，我將概述幾種強大的工業(yè)電源路徑保護方法，包括離散實(shí)現、熱插拔和ORing控制器法及集成實(shí)現。

 

離散實(shí)現

 

圖1：離散保護方案

 

離散實(shí)現方案是功率路徑中使用保護方案的最傳統的功率路徑保護方式，圖1展示一個(gè)示例。

 

離散實(shí)現使用串聯(lián)功率二極管來(lái)保護系統免受反極性（誤配線(xiàn)）和反向電流。若電路吸收2A的電流，它在二極管上消耗約1W的功率，這將增加電路板溫度。諧振電路（L-C）濾波器和多個(gè)TVS二極管在浪涌測試期間控制輸入線(xiàn)瞬變（國際電工委員會(huì )（IEC）61000-4-5）。

 

該實(shí)現利用PFET（高側開(kāi)關(guān)）及雙極結型晶體管BJT、運算放大器、齊納二極管、電阻器和電容器來(lái)滿(mǎn)足所有保護要求。該系統解決方案體積大，并且具有更大的物料清單（BOM）計數。此外，該實(shí)現不涉及熱關(guān)斷保護和電流限制精度隨溫度的變化。

 

通過(guò)使用傳統的保險絲，離散實(shí)現保護系統免受短路事件。短路期間，熔斷器需要幾毫秒到幾秒鐘的時(shí)間來(lái)斷開(kāi)，這可能會(huì )損壞負載。請務(wù)必查看我的同行的博客，了解有關(guān)保險絲升級的更多信息。

 

熱插拔與ORing控制器法 

 

 

圖2：控制器+ MOSFET保護方案

 

如圖2所示的電源保護的另一種常見(jiàn)方法是使用熱插拔控制器和ORing控制器。該方案使用外部FET，使設計更高效可靠。不幸的是，這種實(shí)現仍然存在挑戰，如控制外部FET、外部感測電阻，及實(shí)現用于輸入反極性保護的附加電路。由于外部FET架構，此實(shí)現難以管理熱和安全操作區域（SOA）保護。盡管該解決方案優(yōu)于離散實(shí)現，但它不適用于諸如輸入/輸出（I / O）模塊的空間受限系統。

 

集成實(shí)施（eFuse） 

 

圖3：集成保護方案

 

另一方面，如圖3所示，假設除了一些組件（如瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）二極管、電阻和電容）外，您的整個(gè)離散實(shí)現在一個(gè)集成器件中消失。這真的很酷，不是嗎？eFuse通常將上述所有保護功能集成到單個(gè)設備中，極其有效且在設計時(shí)無(wú)需花費過(guò)多時(shí)間。除了電源路徑保護外，EFuses還集成了電壓、電流監控和故障指示等功能，用于系統診斷。

 

FET的SOA保護和強大的熱保護確保eFuse的保護以及惡劣環(huán)境中的負載。它也適用于空間受限應用，因為集成有助于將系統解決方案減少到一半以上。

 

這些類(lèi)型的解決方案之一是TPS2660，業(yè)界首款60V背靠背FET集成eFuse。您的新設計中絕對值得考慮這一設備，因為它支持防沖擊電流、過(guò)流、短路、輸入反極性保護（誤接線(xiàn)）、過(guò)電壓和欠電壓條件的保護。它還提供用于系統診斷的電流監視和故障指示。集成60V背對背FET架構使您能夠設計可靠電路，并保護負載免受工業(yè)標準測試，如浪涌（IEC 61000-4-5）、EFT（IEC 61000-4-4），及符合IEC 61131-2的電壓驟降和中斷測試。

 

穩健和高效的電源保護方案對于電子系統設計至關(guān)重要。使用集成保護設備，設計人員可以更簡(jiǎn)單，更高效地創(chuàng )建自己的系統，且可更快上市。若您的設計針對24V電源軌使用電源路徑保護，您可先人一步，通過(guò)輸入保護和備用電源參考設計，開(kāi)始設計25W PLC控制器單元。

 

 

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