过压保护电路（OVP）

作者：AirCity 2020.2.4
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1 示例一

当VBUS=5V时，各点电压电流如图所示，Q1接近截止，输出信号是5V。

当VBUS=5.4V开始，输出信号开始下降，直到VBUS=6.1V，输出信号降低为0.6V。

这个电路，输出信号的电压不会超过5.4V，这个输出信号可用于电源的控制信号。

2 示例二

电路已经过批量验证，可以直接使用。

VBUS=5V时，各点工作电压如上图，右侧PMOS的G极为低，PMOS导通。此时没有启动保护。

VBUS=6.55V后，Q2彻底关闭。其实从6.13V开始，Q2输出电压就开始不跟着VBUS的增大而增大了。这个电路的最高输出电压不会超过6.1V。

仿真了A点电压和Q2的D极电压的关系，如下图，蓝色是A点电压，红色是D点电压。可以看到A点电压达到6.55V后，D点电压急剧下降到0，Q2彻底关闭。

图中蓝色通路是关键，我们把它分离出来：

VBUS=6.55V时，D1工作在稳压状态，且Q3工作在饱和状态，这是控制MOS管关断的必要条件。

在VBUS电压上升过程中，通过Q3的电流是I(Probe1)，通过D1的电流是I(Probe4)，如下图。在达到饱和太后，两个电流的增长趋势相同。说明Q3已经深度饱和，没有放大作用了！

其实在VBUS到达6.55V前，Q3已经在开始慢慢进入放大状态直到饱和。我们把这个过程放大，下图中VBUS=6.13V开始，Q3就在逐渐进入放大状态，一直到饱和。

问题来了：原理图中，哪个参数能决定Q3进入放大区和到达饱和的电压值？这里直接告诉你答案，是D1的稳压值。下面做个试验。

• D1稳压值=3.3V，Q3进入饱和时Vbus电压=3.6V，Q3达到放大倍数100的VBUS=4.43V
• D1稳压值=4.3V，Q3进入饱和时Vbus电压=4.63V，Q3达到放大倍数100的VBUS=4.45V
• D1稳压值=6.2V，Q3进入饱和时Vbus电压=6.55V，Q3达到放大倍数100的VBUS=6.38V
  我们把上面两个电压的差定义为Q3进入饱和状态的速度，三个试验的差值都是0.17V.

可以得到如下规律：
稳压管的值，决定了启动保护的VBUS电压。不管稳压管电压越大，Q3从放大到饱和的速度是一样的。

电阻R8不宜过大，它只起到保护稳压管的作用，太大也会影响起保护电压。