防止放大器输出出现过压的电路设计

防止放大器输出出现过压的电路设计

对汽车电子的普遍要求是任何直接连接到线束的设备都必须能承受电池电压的短路。尽管这种要求比较严酷，但它对于汽车的可靠性和安全性是十分必要的。一个需要这种保护的例子是音频放大器，它会在汽车内部产生指示灯噪声。尽管这种放大器在低于电池电压的3.3或5V下工作，但它必须能承受电池的满荷电压。适合这种放大器的保护网络，也可以用于其它汽车电路（图1）。一个双N沟道的MOSFET将放大器的输出与线束断开，以响应每个输出端的高压条件。MOSFET、Q1A和Q1B都是常开型的，齐纳二极管D4及其偏置部分驱动MOSFET的栅极电压到11V左右。双二极管D3在每个输出端提供了与直流电压相连的二极管或门，从而产生控制分流调节器IC2输出的电压。该电路可保护IC1，它是一个适合汽车电子中音频警告和指示的1.4WAB类放大器。
 

在正常运行中，放大器输出的直流部分为VCC电源的一半—2.5V。在此例中，VCC为5V。11V栅极驱动全面地增强MOSFET工作，由于其反馈输入脚5低于其内部0.6V的阀值，分流调节器的输出关闭。如果每个输出都超过了5V，通过D3进入R5/R6分压器的电流，将反馈端子拉回到 阀值以上。分流调节器输出就会将MOSFET栅极电压从11V几乎拉到地电压，通过关闭MOSFET阻断了放大器的高压。MOSFET轻松地承受了持续的输出电压。在消除短路后电路返回正常运行。由于电路并不能即时响应，齐纳二极管D1和D2在故障刚开始出现时提供了保护。

图2中的波形代表了一个正常运行的电路。放大器输出(迹线1)之一是一个在2.5V直流电压时偏置为1-kHz的正弦波。迹线2为线束上的信号。也可以从在2.5V直流电压时1-kHz的正弦波偏置开始，但是在200?s时，短接到一个18V的电源上。迹线3为分流调节器的输出，初始偏置在11V，并在响应过压条件时拉回到地电压。迹线4为线束的电流。该电流初始为正弦波，在响应过压条件时降到零值。

图1中的元件针对5V的运行优化了电路。对于其它电压，可以调节R5/R6电阻的值。分流调节器必须能够在饱和情况下工作，因此除了分流输出脚外，还需要一个单独的电源脚。该电路可经常地承受28V的短路电压而不会受损。