中心議題：

• 無源保護電路
• 屏蔽敏感電路
• 免受變化不定的12V汽車係統的影響
• 電池反向保護

解決方案：

• LT1641在輸入低於9V時斷開負載
• 在首次加電時對負載實行軟啟動

車環境對電子產品而言是非常苛刻的：任何連接到12V電源上的電路都必須工作在9V至16V的標稱電壓範圍內，其它需要迫切應對的問題包括負載突降
、冷車發動
、電池反向
、雙電池助推
、尖峰信號、噪聲和極寬的溫度範圍。在負載突降時，交流發電機的輸出電壓迅速升高到60V或更高的電壓；冷車發動指的是在低溫時起動汽車，這會引起電池電壓下降至6V或更低
；電池反向是在激活一個沒電的電池時，由於粗心地將電纜極性接反造成的。很多牽引車都配備兩個串聯起來的 12V電池，以在寒冷的天氣中幫助起動一個電池沒電的汽車。這將使電氣係統的電壓範圍提高到了28V
，直到汽車起動且牽引車司機斷開跨接電纜為止。

考慮到汽車電氣係統由大電流電動機
、繼電器
、螺線管、車che燈deng和he不bu斷duan顫chan動dong的de開kai關guan觸chu點dian組zu成cheng，因yin此ci出chu現xian尖jian峰feng信xin號hao和he噪zao聲sheng就jiu一yi點dian也ye不bu奇qi怪guai了le。另ling外wai
，交jiao流liu發fa電dian機ji是shi采cai用yong斬zhan波bo勵li磁ci調tiao整zheng的de三san相xiang電dian機ji，有you時shi會hui以yi非fei常chang大da的de電dian流liu對dui電dian池chi充chong電dian。因yin此ci
，對dui於yu工gong作zuo在zai汽qi車che環huan境jing中zhong的de電dian路lu設she計ji來lai說shuo

，尤you其qi是shi需xu要yao適shi應ying在zai負fu載zai突tu降jiang和he雙shuang電dian池chi助zhu推tui情qing況kuang下xia產chan生sheng的de高gao輸shu入ru電dian壓ya電dian路lu。

無源保護電路

用於汽車電子產品的無源保護網絡如圖1所示。

與此相同或類似的電路廣泛用於保護與汽車 12V 總線連接的各種係統。這種網絡防止高壓尖峰、持續過壓
、電池反向和電流過度消耗造成損害。圖1的電流保護作用很明顯，如果負載電流超過1A的時間很長，保險絲F1就會熔化。D1與F1結合防止電池反向連接造成損害，大電流流經正向偏置的D1並燒斷保險絲。電解電容器大約在額定電壓的150%時有一個有趣的特性：隨著終端電壓的提高，這種電容消耗的電流也越來越大，就C1而言，它在輸入持續升高時起箝位作用（最終燒斷保險絲）。雙電池助推時的電壓為28V左右，這不會燒斷保險絲
，因為C1 25Vdeedingzhizugougao，ewaixiaohaodedianliuhenshao。dianganqizengjialehenxiaodedianzu
，yixianzhifengzhiguzhangdianliuyijishurushuntaidezhuanhuanlv，congerzaicunzaijianfengshibangzhuC1實現箝位。

無源網絡的主要缺點是它依靠燒斷保險絲來防止過流、過壓和電池反向造成損害。另一個缺點是
，它依靠電解電容實現箝位。這種電容器老化以後，電解質會變幹，等效串聯電阻（ESR）提高的特性也就消失了
，這會損害箝位效果。有時D1采用大的齊納二極管以幫助這個電容器發揮作用。人們已經設計出了有源電路來克服這些缺點。

有源電路

圖2顯示了一個有源解決方案，該方案用於屏蔽敏感電路
，使其免受變化不定的12V汽車係統的影響。采用LT1641來驅動輸入N溝道MOSFET，而上述提供無源解決方案就不具備這種附加保護：首先，LT1641在輸入低於9V時斷開負載，以防在低輸入電壓時係統失靈，並在起動時或充電係統出現故障時
，減少係統向非關鍵負載提供寶貴的電流的機會
；其次，LT1641在首次加電時逐漸升高輸出電壓
，對負載實行軟啟動
；第三，通過限流和定時斷路器保護輸出免受過載和短路影響。如果發生電流故障，斷路器就以1至2Hz的速率自動重新嚐試建立連接，可以設定保護電路上行線路保險絲的容限，讓它在LT1641的下行線路出現電流故障時不熔化
；最後，圖2所示電路隔離出現在輸入端的過壓狀態


，同時提供箝位輸出，以便負載電路在出現過壓時能繼續正常工作。

在12V輸入的通常情況下，LT1641將MOSFET的柵極充電至大約20V以充分提升MOSFET的電壓
，並向負載提供電源。27V齊納二極管D1的兩端分別連接柵極與地
，但是在9至16V的工作電壓範圍內不起作用。當輸入升高到超過16V時，LT1641繼續給MOSFET的柵極充電，試圖保持 MOSFET完全接通。如果輸入升得太高，齊納二極管就會對MOSFET的柵極箝位，並將輸出電壓限製在大約24V。LT1641本身在其輸入端能夠處理高達100V的de電dian壓ya，而er且qie不bu受shou柵zha極ji箝qian位wei動dong作zuo的de影ying響xiang。柵zha極ji箝qian位wei電dian路lu比bi無wu源yuan解jie決jue方fang案an的de箝qian位wei電dian路lu精jing確que得de多duo，而er且qie簡jian單dan地di通tong過guo選xuan擇ze一yi個ge具ju有you合he適shi擊ji穿chuan電dian壓ya的deD1，就可以輕鬆調整柵極箝位電路以滿足負載要求。

圖2所示電路在負載電流高達1A左右時工作得很好
，但是就更高的負載電流而言，推薦使用圖3所示電路來防止MOSFET過度消耗功率。如果過壓狀態持續存在

，如電氣係統由兩個串聯電池供電的時間超過通常所需時間，或負載突降後電流慢速上升以及MOSFET較小時
，那麼過度消耗功率是有風險的。輸出由D1和 D2取樣，如果輸入超過16.7V，那麼就向“SENSE”引腳反饋一個信號，以將輸出穩定在16.7V。這裏的調節比圖1所示電路的調節更精確

，並且可以通過選擇合適的齊納二極管輕鬆定製，以滿足負載的需求。

總的功耗由“TIMER”引腳限製，這個引腳記錄MOSFET調節輸出所用的總時長。如果過壓狀態持續超過15ms
，那麼LT1641就停機並允許 MOSFET停ting止zhi輸shu出chu調tiao節jie。在zai大da約yue半ban秒miao鍾zhong以yi後hou，該gai電dian路lu嚐chang試shi重zhong新xin啟qi動dong。這zhe種zhong重zhong啟qi周zhou期qi一yi直zhi持chi續xu

，直zhi到dao過guo壓ya狀zhuang態tai消xiao失shi並bing恢hui複fu正zheng常chang工gong作zuo為wei止zhi。處chu理li過guo流liu故gu障zhang的de方fang法fa與yu圖tu 2描述的方法相同。
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電池反向保護

簡單地增加一個串聯二極管，就可以給圖2或圖3所示電路增加電池反向保護功能

在大多數情況下，采用普通p-n二極管就可以，如果正向壓降很重要
，可以選擇肖特基二極管。在隔離二極管中的功耗不可接受的關鍵應用中，圖4所示的簡單電路就可以解決這個問題。

在正常工作情況下，MOSFET Q2的體二極管正向偏置

，並傳送功率至LT1641。LT1641接通時，Q2柵極獲得驅動
，從而完全接通。如果輸入反向，那麼Q3的射極就被拉低至低於地電平
，Q3接通，從而將Q2的柵極拉低並保持其接近Q2的源極電平。在這種情況下，Q2保持斷開狀態
，並隔離反向輸入

，使其不能到達LT1641和負載電路。微安級電流流經1MΩ電阻
，到達LT1641的“GATE”引腳。

高壓LDO，可延長電池壽命;LDO用作電壓限幅器

最高輸入電壓額定值為25V或更低的降壓穩壓器（如LT1616）一般不考慮用於汽車應用。然而
，如果與 LT3012B/LT3013B等低壓差（LDO）線性穩壓器結合使用，在輸入電壓上的缺點就可以輕鬆克服。這種尺寸小
、效率高的組合如圖5所示，可以在汽車環境中提供3.3V輸出。

LT3013B擁有4V至80Vdekuanshurudianyafanwei
，bingjichengledianchifanxiangbaohugongneng，wuxuteshudianyaxianzhihuoqianweidianlu
，yincijieshenglechengbenhedianlubanmianji。zaiyishizhongdefuzaidianliugongzuoshi，LDO穩壓器的效率近似等於VOUT/VIN。如果VOUT比VIN低得多，那麼LDO的效率就會下降。例如，將12V輸入降至3.3V輸出時，效率僅為28%。

在圖5中
，通過讓LT3013B在正常輸入電壓範圍內以低壓差方式工作實現更高的效率。在這種情況下
，LT3013B的輸出電壓設定為24V。該LDO的輸出電壓僅比VIN低400mV
，它以97%的效率為LT1616降壓型穩壓器供電，而且電壓恰好在正常工作電壓範圍的中間。在負載突降情況下，VIN可能迅速升至高達80V
，但是在VIN超過24.4V時
，LT3013B將調整它的輸出，並將其有效地“限製”在24V，這剛好在LT1616開關的額定電壓範圍內。如果VIN上升至高於24.4V
，該LDO的效率會下降
，但是這種情況持續時間很短
，不會產生什麼不良後果。

LT1616將LT3013B受到限製的輸出轉換為3.3V。在12V輸入時
，該開關的效率大約為80%。在冷車發動時，汽車的電壓可能降低至5V。在這種情況下
，LT1616的輸入電壓為4.6V，恰好處於它的工作電壓範圍之內。LT3013B LDO穩壓器與LT1616開關結合，在不犧牲效率的前提下，可在12V汽車電氣係統典型的寬工作電壓範圍內提供穩定的3.3V輸出。

一個集成度更高的解決方案是LT3437。LT3437是一個200kHz的單片降壓型穩壓器，它的輸入電壓範圍為3.3V至80V。其在無負載時的 100uA低靜態電流是今天始終保持接通係統所必需的。可以在LT3437的輸入端串聯一個低成本的二極管以提供電池反向保護。