《電子技術(shù)應(yīng)用》
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防止放大器輸出出現(xiàn)過(guò)壓的電路設(shè)計(jì)
摘要: 對(duì)汽車電子的普遍要求是任何直接連接到線束的設(shè)備都必須能承受電池電壓的短路。盡管這種要求比較嚴(yán)酷,但它對(duì)于汽車的可靠性和安全性是十分必要的。
Abstract:
Key words :

對(duì)汽車電子的普遍要求是任何直接連接到線束的設(shè)備都必須能承受電池電壓的短路。盡管這種要求比較嚴(yán)酷,但它對(duì)于汽車的可靠性和安全性是十分必要的。一個(gè)需要這種保護(hù)的例子是音頻放大器,它會(huì)在汽車內(nèi)部產(chǎn)生指示燈噪聲。盡管這種放大器在低于電池電壓的3.3或5V下工作,但它必須能承受電池的滿荷電壓。適合這種放大器的保護(hù)網(wǎng)絡(luò),也可以用于其它汽車電路(圖1)。一個(gè)雙N溝道的MOSFET將放大器的輸出與線束斷開(kāi),以響應(yīng)每個(gè)輸出端的高壓條件。MOSFET、Q1A和Q1B都是常開(kāi)型的,齊納二極管D4及其偏置部分驅(qū)動(dòng)MOSFET的柵極電壓到11V左右。雙二極管D3在每個(gè)輸出端提供了與直流電壓相連的二極管或門,從而產(chǎn)生控制分流調(diào)節(jié)器IC2輸出的電壓。該電路可保護(hù)IC1,它是一個(gè)適合汽車電子中音頻警告和指示的1.4WAB類放大器。
 

在正常運(yùn)行中,放大器輸出的直流部分為VCC電源的一半—2.5V。在此例中,VCC為5V。11V柵極驅(qū)動(dòng)全面地增強(qiáng)MOSFET工作,由于其反饋輸入腳5低于其內(nèi)部0.6V的閥值,分流調(diào)節(jié)器的輸出關(guān)閉。如果每個(gè)輸出都超過(guò)了5V,通過(guò)D3進(jìn)入R5/R6分壓器的電流,將反饋端子拉回到 閥值以上。分流調(diào)節(jié)器輸出就會(huì)將MOSFET柵極電壓從11V幾乎拉到地電壓,通過(guò)關(guān)閉MOSFET阻斷了放大器的高壓。MOSFET輕松地承受了持續(xù)的輸出電壓。在消除短路后電路返回正常運(yùn)行。由于電路并不能即時(shí)響應(yīng),齊納二極管D1和D2在故障剛開(kāi)始出現(xiàn)時(shí)提供了保護(hù)。

圖2中的波形代表了一個(gè)正常運(yùn)行的電路。放大器輸出(跡線1)之一是一個(gè)在2.5V直流電壓時(shí)偏置為1-kHz的正弦波。跡線2為線束上的信號(hào)。也可以從在2.5V直流電壓時(shí)1-kHz的正弦波偏置開(kāi)始,但是在200?s時(shí),短接到一個(gè)18V的電源上。跡線3為分流調(diào)節(jié)器的輸出,初始偏置在11V,并在響應(yīng)過(guò)壓條件時(shí)拉回到地電壓。跡線4為線束的電流。該電流初始為正弦波,在響應(yīng)過(guò)壓條件時(shí)降到零值。

圖1中的元件針對(duì)5V的運(yùn)行優(yōu)化了電路。對(duì)于其它電壓,可以調(diào)節(jié)R5/R6電阻的值。分流調(diào)節(jié)器必須能夠在飽和情況下工作,因此除了分流輸出腳外,還需要一個(gè)單獨(dú)的電源腳。該電路可經(jīng)常地承受28V的短路電壓而不會(huì)受損。

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