SGM40666AS系列过压保护电路保护行为设计：高静压、无张弛和反相钳位_技术资料

作者：田怀山、钱忠卫、成红玉（通信作者）

摘要

本文深入探讨了 SGM40666AS 系列过压保护（OVP）电路的保护行为设计，强调了其在保护电子设备免受高电压冲击的重要性。首先，文章从 OVP 器件的基本功能出发阐释了其设计的复杂性，并根据相关标准阐述如何去评估 OVP 保护能力，进而引出带有内置浪涌吸收电路的 SGM40666AS 系列 OVP 器件。此外，文章基于实际使用环境揭示了 OVP 器件设计需要进一步考虑电源异常、滥用和接入异常的可能性，以及如何防止张弛震荡避免触发保护放电，并结合实例说明了其设计可行性。文末概述了相关的电磁兼容性标准，为 OVP 设计提供了行业标准参考。

1 过压保护电路的基本概念与设计考量

过压保护（以下简称 OVP）器件行为设计的复杂性超乎想象，远非几个引脚功能看起来那么简单明了。

当 OVP 器件的输入端与电源连接时，需要从输入取得供电，并在适当延迟后以一定速度接通输入和输出。如果它的输出负载事先被供电偏置，上述过程可轻松完成；但如果其输出负载完全没电，则需要设法在输入出现供电时第一时间控制好主开关的栅极，才不会因为输出是近零电位，导致在其内部对栅极下拉建立之前、因栅极电位被小幅度提升而出现对输出的短暂充电。发生这个短暂充电的后果，对于 USB 应用来讲，就是无法满足其接触对源影响的要求（该规格要求接触过程中总转移电量不超过 50 微库）。图 1 是一个不良设计的实测波形，显示转移电量达到了 100 微库。

过压保护，其字面含义已经说明它的用途是在输出电压高于预定电压时阻断输入高压和负载的连接，以保护负载电路。如果输入电压缓慢变化，检测其变化并当其超过阈值时立刻断开开关即可实现过压保护；当输入电压快速变化，则必须快速响应、立即断开开关。但多快算是立即断开呢？断开前，负载和输入是接通的，如果不限制输入的电压和源阻抗则无法估算多快才能算有效断开。

以 GB/T 17626.5（等同于 IEC 61000-4-5）的接触放电源特性作为公允源标准来评估 OVP 的保护能力：在输入端施加标准约定的具有 1.2 微秒/50 微秒开路电压波形和 8 微秒/20微秒短路电流波形的阻-容-感组合源冲击，观察经 OVP 保护后输出残压水平；从开始输入超过保护阈值的电压到开关断开，观察从在输入电压上叠加高速阶梯信号到断开的延时。依靠耐压不足的开关断开无法有效地阻断高电压的测试源对负载的放电，因此 OVP 器件需要配合外置或者内置的浪涌吸收电路来分流冲击能量。