Schutzbauelemente HV-Überspannungsschutz

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Der LT4363 von Linear Technology schützt elektronische Systeme vor Überspannung und Überstrom. Im Auto können Überspannungen entstehen, wenn die Batterie plötzlich von der Lichtmaschine getrennt wird (load dump); diese Überspannungen können viele Millisekunden lang andauern. Im Gegensatz zu herkömmlichen Schutzschaltungen, die sperrige Induktivitäten, Kondensatoren, Schmelzsicherungen und TVS-Bauteile (Transient Voltage Suppressors) erfordern, ist der LT4363 eine robuste, anpassungsfähige und platzsparende Lösung, die Überspannungen mithilfe eines externen n-Kanal-MOSFETs begrenzt. Nur der Controller und der MOSFET sind der Überspannung ausgesetzt; alle nachgeschalteten Bauteile können für die normale Betriebsspannung dimensioniert werden, das spart Kosten.

Der Controller LT4363 erweitert den Überspannungsschutzbereich auf über 100 V unter Beibehaltung des Überstromschutzes. Er reagiert blitzschnell auf Überspannung oder Überstrom an der Last und begrenzt den Strom auf einen sicheren Wert. Die Ansprechschwelle des Überstromschutzes ist über einen Strommesswiderstand programmierbar.

Der LT4363 ist für eine maximale Spannung von 100 V ausgelegt und arbeitet bei Spannungen bis hinab zu 4 V (Kaltstart). Der Controller ist dadurch eine ideale Barriere gegen Stromversorgungen mit „schlechtem Benehmen“. Mithilfe einer einfachen Klemmschaltung über der Controllerbetriebsspannung kann der Schutzbereich auf Spannungen über 100 V erweitert werden. Der Chip „überlebt“ selbst verpolte Betriebsspannungen bis -60 V. Im Überspannungsfall wird die Ausgangsspannung auf einen Wert begrenzt, der durch einen Widerstandsspannungsteiler vorgegeben wird. Dadurch bleibt die Last auch während einer Überspannungsbedingung funktionsfähig. Überspannungs- und Unterspannungskomparatoreingänge gewährleisten, dass der LT4363 abgeschaltet bleibt, wenn die Eingangsspannung außerhalb eines vom Anwender vorgegebenen Bereichs liegt. Zur Verringerung des thermischen Stresses für den MOSFET verwendet der LT4363 einen V_DS-beschleunigten Fehler-Timer. Bei einem dauerhaften Fehler gibt der Controller ein Warnsignal aus, bevor er den MOSFET abschaltet. In Hot-Swap-Anwendungen kann der Controller als Einschaltstrombegrenzer verwendet werden, indem die Anstiegsgeschwindigkeit der Gate-Spannung des MOSFET mithilfe eines RC-Netzwerks begrenzt wird. Im Shutdown-Modus sinkt die Stromaufnahme des LT4363 auf nur 7 µA, das schont die Batterie. Bei etwa 150 °C spricht ein interner Übertemperaturschutz an und fährt den Controller herunter.

Der LT4363 ist in zwei Versionen erhältlich: Die Version LT4363-1 bleibt nach einem Überspannungsereignis abgeschaltet; die Version LT4363-2 versucht nach einer langen Abkühlpause einen Neustart. Der LT4363 ist über die vollen kommerziellen und industriellen Temperaturbereiche spezifiziert. Es stehen folgende Gehäusebauformen zur Auswahl: 12-poliges DFN-Gehäuse (4 mm x 3 mm), 12-poliges MSOP-Gehäuse und 16-poliges SO-Gehäuse mit vergrößertem (Hochspannungs-) Anschlussabstand. Das Bauteil ist ab sofort in Produktionsstückzahlen lieferbar.

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