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22 Elektronik 10 2021 Analog & Power der MOSFET vor Schäden durch länger anhaltende Überspannungen geschützt wird Einige Bauteile verfügen über eine Wiederholfunktion Diese ermöglicht den Ausgang nach einer Abkühlphase wieder einzuschalten Überstromschutz Viele Überspannungsstopper können Strom überwachen und Schaltungen vor Überströmen schützen Dies wird erreicht indem der Spannungsabfall über einem in Reihe geschalteten Messwiderstand überwacht wird und eine entsprechende Reaktion erfolgt Der Einschaltstrom kann ebenfalls überwacht und gesteuert werden um den MOSFET zu schützen Die Reaktion kann ähnlich wie bei einer Überspannung sein Entweder Abschalten Latching Off oder Durchlaufen des Ereignisses wenn die Schaltung die Leistungspegel verkraftet Verpolungsschutz am Eingang Ein eingangsseitiger Verpolungsschutz ist aufgrund der vielen Betriebsmöglichkeiten der Überspannungsstopper möglich manche Bauteile verkraften bis zu 60 Vunter Massepotenzial In Bild 7 ist eine Backtoback-MOSFETImplementierung des Verpolungsschutzes gezeigt Im Normalbetrieb werden Q2 und Q1 über den Gate-Anschluss eingeschaltet Q3 hat keinen Einfluss Bei einer Verpolung schaltet sich Q3 ein zieht das Gate von Q2 auf den negativen Eingang und isoliert Q1 wodurch der Ausgang geschützt wird Der Schutz vor Verpolung am Ausgang wird auch durch einen robusten Baustein-PinSchutz erreicht wobei je nach Bauteil bis zu 20 Vunter Massepotenzial möglich sind Für Anwendungen die große Eingangsspannungsbereiche erfordern kann ein Überspannungsstopper mit Floating-Topologie verwendet werden Bei Überspannung sieht das Überspannungsstopper-IC die volle Überspannung sodass die interne Transistortechnologie den Spannungsbereich des ICs begrenzt Bei einem Floating-Überspannungsstopper wie dem LTC4366 verharrt die Spannung am IC knapp unter der Ausgangsspannung und hat dadurch einen wesentlich größeren Betriebsspannungsbereich In der Rückleitung Uss befindet sich ein Widerstand der es dem IC ermöglicht mit der Versorgungsspannung hochzufahren Das Ergebnis ist eine Eingangsspannungsbegrenzung die durch die Spannungsfähigkeit der externen Bauteile und MOSFETs festgelegt wird Bild 8 zeigt eine Schaltung die mit einer sehr hohen DC-Versorgung arbeiten kann und gleichzeitig die nachgeschaltete Last schützt Das richtige Bauteil wählen Überspannungsstopper vereinfachen aufgrund ihres robusten Designs die Entwicklung von Schutzschaltungen Diarmuid Carey ist Applikationsingenieur im European Centralized Applications Center mit Sitz in Limerick Irland Er arbeitet seit 2008 als Applikationsingenieur und kam 2017 zu Analog Devices wo er Design-Support für das »Power by Linear«-Portfolio für europäische Kunden leistet Er hat einen Bachelor of Engineering in Computer Engineering von der University of Limerick Bild 8 LTC4366 Hochvolt-Floating-Topologie aus dem Datenblatt des LTC4366 Bild Analog Devices Datenblätter können bei der Dimensionierung von Bauteilen hilfreich sein wobei viele Anwendungen bereits aufgezeigt wurden Der schwierigste Teil könnte die Wahl des am besten geeigneten Bauteils sein Der Entwickler kann sich mit folgenden einfachen Schritten die Auswahl vereinfachen Ein Blick auf die Parameter der Schutzbauteile von ADI die Wahl des Eingangsspannungsbereichs die Wahl der Kanalzahl Eingabe weiterer Leistungsmerkmale um die Zahl möglicher Optionen einzugrenzen Wie bei jeder Produktauswahl ist es wichtig die Systemanforderungen zu verstehen bevor man nach dem richtigen Bauteil sucht Wichtige Gesichtspunkte sind die zu erwartende Versorgungsspannung die Spannungstoleranz der nachgeschalteten Elektronik wichtig für die Festlegung der Klemmspannung sowie alle besonderen Merkmale die für das Design wichtig sind Unabhängig vom implementierten Überspannungsstopper-Typ machen aktive Überspannungsstopper-ICs sperrige TVS-Dioden oder große Induktivitäten und Kondensatoren zur Filterung überflüssig Dadurch ergibt sich eine insgesamt kleinere Baufläche und eine kleinere Höhe Die Ausgangsklemmspannung ist genauer als bei einem TVS wobei eine Genauigkeit von 1 bis 2 % möglich ist Dies verhindert eine Überdimensionierung und ermöglicht nachgeschaltete Bausteine mit engeren Toleranzen ST