通过升压转换阶段保护电源和负载

本文摘要：启动时的输入短路故障、短路、其他故障、以及低电容阻抗不会相当严重受损或减少输出电源，毁坏阻抗。阻抗本身对于电压的拒绝或许不会很严苛，甚至必须低于主输出电源的更高的电压。这些条件和市场需求可能会造成输出的电源被过度设计或负担过重，特别是在是在提高阻抗时。与用作低电压阻抗的降压转换器联合面对的问题是，它不会获取机制以维护下游电路。 这是由于从输出到输入的固有合路径激化了主供应的压力，减少了系统的可靠性，特别是在故障或短路的条件下。

启动时的输入短路故障、短路、其他故障、以及低电容阻抗不会相当严重受损或减少输出电源，毁坏阻抗。阻抗本身对于电压的拒绝或许不会很严苛，甚至必须低于主输出电源的更高的电压。这些条件和市场需求可能会造成输出的电源被过度设计或负担过重，特别是在是在提高阻抗时。与用作低电压阻抗的降压转换器联合面对的问题是，它不会获取机制以维护下游电路。

这是由于从输出到输入的固有合路径激化了主供应的压力，减少了系统的可靠性，特别是在故障或短路的条件下。　　在某些系统中，阻抗必须输出电压低于主电源所能获取的电压。高压电池供电类系统就是其中之一。

具备相同总线电源（此电源可以获取在长电缆和通信系统上运用的高效功率放大器）的工业用系统往往不会必须一个来自长输出电压范围DC/DC稳压器的降压。　　降压电源具备某些系统优势。

在具备大型线束的系统中，高压可以减少传输总功率所必须的线规。通过深入研究48V电池，汽车行业仍然在分析便宜且轻巧的电缆相连所带给的问题。诸如RF发射器等具备低功率放大器的系统在用于由更高电源电压供电运营的全新晶体管时效率更高，输入功率密度更大。

某些关键系统必须通过电容能量储存来留存电能，而这就必须在一个更高电压上维持较少的电容值（E=1/2*C*V2）。降压维持电路可以使解决方案的尺寸更加小。

　　如果不考虑到降压转换器的大自然容许，系统可靠性不会减少同时成本不会减少，从而不会导致系统其它部件的过度设计。降压电路具备一个从输出到输入的大自然导通路径（图1）。

即使这个转换器是重开的，电流也可以通过降压二极管或实时功率FET的体二极管流至输入。　　（a）异步降压　　（b）实时降压　　如果阻抗是轻电容，由于降压转换器无法获取任何的阻抗隔绝，主电源或电池必需需要耐受性寄居励磁涌流的开销。　　如果没分开的限流机制，主电源不会被过度设计。

在报警系统等必须后备电池的系统中，无限地吸取电流不会影响电池的可靠性，因此系统或许不会必须一个更大的电池。甚至预料之中的轻阻抗条件也不会使受限电源（比如说一个电池）的系统电压轨上的电路断电，并产生车祸的系统重新启动。通过一个共用电源总线供电的模块化系统也不会在启动时不存在风险。

在没励磁涌流容许或与之因应的加电排序时，这个电源总线不会根据仅次于电源电流的能力容许可容许模块的数量。　　诸如短路时经常出现的电机堵转等，阻抗故障不会吸取强劲电流。喷射器内用于的螺线管是另外一个常常不会经常出现短路故障的阻抗。

带上电机的可插拔模块或许必须一个降压电压轨（由主系统获取）在消声器装配内节省空间和成本，不过也有可能会在热插拔情况下从主电源吸取过多的电流。一个并未受保护的降压转换器不具备减轻这些风险的条件；它只是将这些开销经上游电路传至电源。

设计人员常常通过主电源的过度设计和过度用于来解决问题这个问题，但是我们几乎可以通过非常简单的容许和维护技巧在降压阻抗经常出现故障时也需要节省系统成本、减少可靠性。　　维护方法　　图2.用于一个NTC热敏电阻构建的无源励磁涌流容许。　　最简单的限流机制是使用一个负温度系数（NTC）热敏电阻（图2）。

由于在加热时经常出现低电阻，NTC在开始启动时容许励磁涌流。其自身功率力学系统所造成的自痉挛可使电阻上升，从而需要使更加多的电流流到。这个方法的优势在于简便易行且成本便宜。

然而，在险恶条件下用于这个方法不会带给某些缺点。比如，在汽车发动机舱等温度大幅度变化的环境内，不会经常出现使NTC初始电阻减少的高环境温度；此外，如果不细心管理整个环境运营条件，就不会造成过多的励磁涌流。如果经常出现重新启动的情况，NTC器件温度或许不会在下一次加电之前仍未加热。

在输入电容几乎静电时，由于风扇速度较快，NTC对于励磁涌流的容许不会变到低于。此外，如果阻抗经常出现短路故障，NTC将无法容许比所中选标称运营条件低的电源电流。最后，NTC方法对于单一功能维护有效地，但是由于用于的是无源组件，这个方法也不会受到某些容许。

　　图3.用于热插拔的有源励磁涌流容许。　　自由选择像MOSFET这样的主动容许装置必须一个励磁涌流容许控制器的控制电路，它也被称作热插拔控制器或电子熔丝。这是一个坐落于降压控制器之前的可选集成电路（IC），很多此类的控制器（图3）特有包括电流和电压环路的可编程涌进容许，目的保证MOSFET维持在安全性工组区（SOA）内的同时，掌控涌进亲率。SOA用作监控保持关键维护器件的长年可靠性。

此外，涌进控制器不会具备两个电流阀值：一个用作规范涌进容许，第二个是在相当严重过流情况下用作已完成断路器功能。这种方式的一个显著优势就是你需要构建它的先进设备维护特性；然而，一般来说来说，这个解决方案的成本和复杂度要低于无源方法。　　第三个维护选项是一个具备构建涌进容许掌控的降压控制器。

这个方法依然必须将一个可选的MOSFET用于维护器件，因为降压的高端元件（一个续流二极管或实时MOSFET）无法偏移。然而，如图4右图，与热插拔控制器方法比起，将降压和维护掌控构建在一个IC中有助减少解决方案复杂度和尺寸，同时也获取了很多其它维护特性。　　图4.反对构建励磁涌流容许的降压控制器。

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