MOSFET与硅控整流器过压保护的比较
简介
由于电子子系统在整个产品的可靠和安全运行中发挥着重要作用，因此在dc / dc步骤周围增加了一个过压保护电路 - 考虑到它们的绝对最大电压（某些轨道上<2v）远低于中间总线电压，可能建议使用下降调节器以防止损坏最新的数字逻辑处理器。 （为了进一步了解哪些操作环境和条件保证了这种保护，请参考“μmodule稳压器为中间总线电压浪涌提供电源并保护低压μ处理器，asic和fpga”）过压保护电路的一个关键部分是撬棒，这是一个组件，当触发时，降压调节器的输出和接地连接短路，以减轻负载上的电压应力。
用作撬棒的两种最常见的电路元件是mosfet和可控硅整流器（scr） ）也称为晶闸管。我们使用ltm4641（38v in ，10a降压稳压器）作为我们的测试平台，比较了两种器件保护现代数字逻辑内核典型1.0v输出轨的能力（图1）。该μmodule稳压器具有集成的输出过压检测电路和撬棒驱动器。当输出端检测到输出过压情况时，撬棒引脚上的内置驱动器在500ns内变为高电平，msp上的mosfet断开输入电源v inh 与dc / dc转换器的连接。
测试条件
对于我们的测试，我们假设1.0v标称输出电压代表现代逻辑器件（包括fpga）的核心电压，asic和微处理器。快速的过压响应时间对于保护低压逻辑是必不可少的，其绝对最大额定电压通常为额定值的110％至150％。当上游轨道是诸如12v，24v和12v的中间总线电压时，这一事实尤其重要。 28v。在我们的测试中，输入电压设置为38v，可调输出过压保护触发阈值保留在标称输出电压的默认值110％。
结果
mosfet
首先是mosfet。安装了nxpph2625l3mω，1.5v th ，100a mosfet，5×6mm电源so-8作为撬棒，栅极连接到crowbar驱动器引脚。在从v inh 到sw的直接短路下，偏移从未超过1.16v或标称值的116％（图2）。
接下来，我们用littelfuse的可控硅整流器（scr）替换mosfet，并将crowbar驱动器引脚连接到scr的栅极。 littelfuse s6012drp的额定峰值浪涌电流为100a ，峰值导通电压为1.6v，触发阈值为1.5v，采用6.6×11.5mm to-252封装。在ovp事件引起保护后，输出电压保持相对恒定在1.6v，超过标称稳压电压的60％，与littelfuse scr的峰值导通电压一致（图3）。在v inh 处添加的探针向我们表明，即使输入电源已经降至接近零，v out 仍然保持高电平。显然，littelfuse scr无法提供有效的过压保护。
对于我们的下一次测试，littelfuse scr二极管交换了具有较低导通电压和触发阈值的vishay scr。 vishay 10tts08s的额定电流为110a峰值浪涌电流，1.15v峰值导通电压，以及采用10×15mm to-263封装的1.0v触发阈值。乍一看，使用vishay scr的ovp保护似乎是对littelfuse scr的改进，但输出电压在标称稳压电压上达到1.7v或70％的峰值（图4）。在这种情况下，在ovp峰值和scr的导通状态电压之间似乎没有相关性。在scr处于适当位置的两种情况下，输出电压在过压事件开始后的12-14μs内达到峰值，这表明scr的响应时间延迟。
结论
这个基准数据支持我们的说法，即可控硅整流器（晶闸管）反应太慢，导通电压过高，无法成为当今最先进的fpga，asic和微处理器的有效撬棒。此外，scr需要比mosfet更优越的pcb面积。像nxp ph2625l这样的mosfet与ltm4641配合使用，是一种更可靠，更有效的方法，可以为最新的数字逻辑器件供电和保护。
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用作撬棒的两种最常见的电路元件是mosfet和可控硅整流器（scr） ）也称为晶闸管。我们使用ltm4641（38v in ，10a降压稳压器）作为我们的测试平台，比较了两种器件保护现代数字逻辑内核典型1.0v输出轨的能力（图1）。该μmodule稳压器具有集成的输出过压检测电路和撬棒驱动器。当输出端检测到输出过压情况时，撬棒引脚上的内置驱动器在500ns内变为高电平，msp上的mosfet断开输入电源v inh 与dc / dc转换器的连接。
测试条件
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结果
mosfet
首先是mosfet。安装了nxpph2625l3mω，1.5v th ，100a mosfet，5×6mm电源so-8作为撬棒，栅极连接到crowbar驱动器引脚。在从v inh 到sw的直接短路下，偏移从未超过1.16v或标称值的116％（图2）。
接下来，我们用littelfuse的可控硅整流器（scr）替换mosfet，并将crowbar驱动器引脚连接到scr的栅极。 littelfuse s6012drp的额定峰值浪涌电流为100a ，峰值导通电压为1.6v，触发阈值为1.5v，采用6.6×11.5mm to-252封装。在ovp事件引起保护后，输出电压保持相对恒定在1.6v，超过标称稳压电压的60％，与littelfuse scr的峰值导通电压一致（图3）。在v inh 处添加的探针向我们表明，即使输入电源已经降至接近零，v out 仍然保持高电平。显然，littelfuse scr无法提供有效的过压保护。
对于我们的下一次测试，littelfuse scr二极管交换了具有较低导通电压和触发阈值的vishay scr。 vishay 10tts08s的额定电流为110a峰值浪涌电流，1.15v峰值导通电压，以及采用10×15mm to-263封装的1.0v触发阈值。乍一看，使用vishay scr的ovp保护似乎是对littelfuse scr的改进，但输出电压在标称稳压电压上达到1.7v或70％的峰值（图4）。在这种情况下，在ovp峰值和scr的导通状态电压之间似乎没有相关性。在scr处于适当位置的两种情况下，输出电压在过压事件开始后的12-14μs内达到峰值，这表明scr的响应时间延迟。
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