采用MAX8515并联稳压器实现DC―DC的输出过压保护

【摘要】本文介绍了一种基于MAX8515芯片实现过压保护（OVP）DC-DC电源的方法，并分析、测试了此方法在不同工作条件下的工作状态。本方法可在较低成本上实现对DC-DC电源灵敏的过压保护功能，可极大地提高DC-DC电路的可靠性和安全性。

【关键词】DC-DC电源;过压保护（OVP）;MAX8515

作为各种电子设备中不可缺少的重要组成部分，电源的性能优劣与电子设备的各项技术指标和可靠息相关。开关电源是专指电子器件工作在高频开关状态下的直流电源。保护电路则是开关电源中不可或缺的一个重要组成部分，它直接影响产品可靠性的提升，使电源在恶劣的条件下正常工作，对保障电子设备系统的安全工作起着至关重要的作用。

MAX8515是MAXIM公司生产的一款宽输人、0.6V并联型稳压器，主要应用于隔离型DGI变换器，此芯片可单片实现设计稳压和过压保护（OVP）两项功能。

本文介绍的电路应用MAX8515芯片，并实现输出过压检测保护，其的显着特点是：

（1）在+25℃环境中可实现电压输出0.6V±1%的初始精度;

（2）在-40℃到+85o环境中可实现输出电压0.6V±1.8%的准确度;

（3）极宽的输入电压范围（从1.7V到28V）;

（4）输出可直接驱动光电耦合器;

（5）具备优良的供电的dv/dt抗扰性。

对于隔离型DC-DC转换器，MAX8515可以使用两种过压保护电路：直接采样电源的输出电压;或者采样经过二级电路峰值整流后的电感电压（如图1（A/B）所示）。如果采用电感实现电路，需要知道电路运行时，检测端电压的最小值，保证输出电压保护电路的过电压条件必须等于在最坏情况下光耦LED压降的总和;并且整个OVP检测电路应能提供足够的电流，保证在电压的输出级下降时经过限流电阻R8提供LED工作电流。适当选择电阻R11和R12，使当输出电压超过保护电路设定值时，FB引脚设置为超过0.6伏，此时输出级导通，光耦合器的LED有电流流过，使OVP信号的光电晶体管侧（DC-DC变换器的一侧）变低，从而激活的DC-DC转换器的关断电路。

图1 使用MAX8515实现具备OVP功能的

DC-DC变换器原理图

图2 MAX8515输出级的低电压降特性使OVP电路触发电压可低至1.5伏

输出级的电压降较低是本电路主要特点，这样可实现OVP电路在低输出电压进行保护动作。因为目前大多数的电源器件的输出饱和压一般为1.2伏，而MAX8515器件能实现0.2伏@20mA电流的输出级下降。 这使得基于MAX8515 OVP电路比其他同类器件实现的OPV电路更灵敏，性能更好，对待测电压幅度的需求更低。如下面的图3所示，使用MAX8515检测过压事件阀值可下降到1.8伏，而其他同类器件只能感应的2.7伏以上电压事件。

本电路在实际使用过程中需要注意两个问题。

第一个问题是输出电压波形对保护电路工作可靠性的影响。一个平滑、单调、缓慢上升的输出电压波形有助于消除纹波杂散对过压保护检测电路的误触影响，从而提高过压保护电路的工作稳定性。但是当输出电压小于1.5V时，图1A中的电路将没有足够的电压裕量来驱动光耦的LED、MAX8515的限流电阻和输出级。因此，有必要使用电感偏压的办法（图1B），以提供足够的电压余量。测试图1B中电感的输出电压，其dv/dt明显高于DC-DC转换器的输出电压波形，这有可能会导致启动时过压保护电路不稳定（如图3所示）。

图3 杂散（较陡的dv/dt波形）

对过压保护电路抗扰性的影响

第二个问题是在较低的压摆率情况下，电压在’K’点（图3中Vk）与电源电压相互跟踪。但是在使用转换率的偏压电感式，电压在’K’点可能会无法跟踪电源电压。这将导致在光电耦合器的LED和限流电阻两端产生足以触发导通的电压差，从而关闭DC-DC转换器，造成“误保护”。这个问题可以通过附加电路加以修改，MAX8515器件有一个与输入隔离的独立电源输出引脚，因此在输入引脚上添加合适的RC延时电路，可以极大地改善电路工作状态，使dv/dt高于1V/μS，从而提高电路工作的可靠性，测试结果如图4所示。

图4 添加RC电路后可有效防止过压保护电路误触发

而且经过实际电路测试，正式引入防止误触发的RC延迟电路不会影响过压保护电路的反应速度。如图5所示，MAX8515过压保护电路在间歇重复性的过压保护事件中，MAX8515芯片FB引脚的偏置电压为0.7伏，而MAX8515的供电电压是满电压的。从测试结果中考、可以看出，由于引进RC延迟电路，在MAX8515的输出引脚发生了大约10us电压下降时间。但是由于MAX8515的1.7伏最低（保证）的工作电源电压的特点，使得预期的DC-DC变换器的输出电压变化不会在这10uS时间内，所以只要合理选择过压保护电压门限，则为保证DC-DC软启动而引入的RC时延电路即使在极短的工作条件下也不会影响保护电路的工作效果。

图5 间歇重复性的过压保护事件中，MAX8515独特的性能使10μS的延迟不会影响保护电路的工作效果

综上所述，本文所介绍和分析了基于MAX8515芯片实现的DC-DC过压保护电路，此电路改进了传统保护电路过压保护工作点较高，极限工作环境下易误触和上电过程不稳定等缺点。在实际电路测试中证实，相比于传统应用，该电路通过合理的器件参数选择，即使在电源的输出电压降低到1.5伏的情况下也可以避免所有由于dv/dt斜率过高所以发的问题;并且保护电路输出电压不足以偏置观点耦合器LED的问题，也可以通过使用偏置电感的方法来安全可靠的实现全部电路功能。

参考文献

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作者简介：李晓光（1980―），工程师，主要从事有线电视、移动通讯等方面的技术规划和技术实现。