某設計使用ADI公司的監(jiān)測控制芯片對輸入電壓 VIN做欠壓（Under Voltage，UV）監(jiān)測和過壓（Over Voltage，OV）監(jiān)測。當VIN低于欠壓門限或者高于過壓門限時，通過將MOSFET關斷以保護后續(xù)電路。

設計要求：正常工作時，輸入電壓VIN范圍為50V±10%（即45～55V），電路板中掛在VIN上的負載芯片，允許電壓最大極限值為65V。

設置過壓門限和欠壓門限的分壓電路如圖1.25所示。根據(jù)以上要求，設計者使用了5%精度的電阻。

【討論】

由于OV和UV門限的考慮方式相同，所以只以OV為例。

參考ADI公司本案例所用芯片手冊中對OV門限參數(shù)的定義，如圖1.26所示。

該參數(shù)的典型值為3.5V，最小值為3.43V，最大值為3.56V。

下面根據(jù)參數(shù)值推算本電路的過壓門限。在推算過程中，需考慮芯片手冊OV 參數(shù)值的偏差、分壓電路電阻阻值的偏差（分壓電路采用了精度為5%的電阻）。為方便起見，圖1.25中已經(jīng)標出了各電阻阻值的最小值、典型值、最大值，在下面的過壓門限值的計算中，可以直接使用。

① 過壓門限最小值。

取電阻阻值依次為47.4kΩ、1.15kΩ、3.32kΩ，OV門限取最小值3.43V。

相對應的過壓門限最小值為3.43V/（3.32kΩ）×（47.4kΩ+1.15kΩ+3.32kΩ）=53.6V。

② 過壓門限典型值。

取電阻阻值依次為49.9kΩ、1.21kΩ、3.16kΩ，OV門限取典型值3.5V。

則過壓門限典型值為3.5V/（3.16kΩ）×（3.16kΩ+1.21kΩ+49.9kΩ）=60V。

③ 過壓門限最大值。

取電阻阻值依次為52.4kΩ、1.27kΩ、3.00kΩ，OV門限取最大值3.56V。

相對應的過壓門限最大值為3.56V/（3.00kΩ）×（3.00kΩ+1.27kΩ+52.4kΩ）=67.2V。

經(jīng)以上計算，可以求出該電路過壓門限值的典型值為60V, 考慮偏差后，參數(shù)值范圍為53.6～67.2V。

再回顧設計要求，正常輸入VIN范圍為45～55V, 在這個范圍內監(jiān)測電路不能觸發(fā)過壓保護；負載芯片耐壓最大值為65V，過壓保護門限應低于65V，才能實現(xiàn)對負載芯片的保護。

依據(jù)以上關系繪制出圖1.27。

設計的保護電路，過壓門限典型值為60V，滿足以上要求。但若考慮參數(shù)值偏差，過壓門限可能低至53.6V，高至67.2V，則依據(jù)圖1.27，可能使電路存在兩個隱患：

隱患1 :輸入電壓VIN為53 .6～55V時，仍屬于正常范圍，但過壓監(jiān)測門限范圍最低會到53.6V，所以，在該正常的輸入電壓范圍內卻可能觸發(fā)過壓保護，MOSFET 斷開，負載斷電。這種情況屬于誤報過壓。

隱患2 :若因異常導致輸入電壓VIN高于65V，可能導致負載芯片損壞，但過壓監(jiān)測門限范圍最高會到67.2V，所以，該異常的，甚至災難性的電壓發(fā)生時，可能無法觸發(fā)過壓保護。這種情況屬于漏報過壓，保護電路沒有起到應有的保護作用。

那么，應如何設計保護電路，才能滿足本案例的要求呢？

期望的情況是，將過壓監(jiān)測門限范圍設置為55～65V，如圖1.28所示。

仍使用ADI公司的該款監(jiān)測控制芯片，只需要修改分壓電路電阻的精度為1%，就能滿足以上要求。修改后，過壓監(jiān)測門限范圍為57.8～62.3V，計算過程不再贅述。

【擴展】

通過本案例可以看出，在設計中涉及門限參數(shù)值的設定時，元器件參數(shù)偏差的影響很大，不能憑感覺估計，必須根據(jù)元器件偏差進行詳細計算。一個好的設計習慣是，將門限范圍計算結果標在原理圖上，便于原理圖完成后的設計評審。

從本案例可以看出，原設計是存在隱患的，但希望通過測試來發(fā)現(xiàn)該隱患是很困難的。原因如上文所述，測試電路板所用元器件的參數(shù)值雖然存在偏差，但根據(jù)正態(tài)分布（假定器件參數(shù)值滿足正態(tài)分布），參數(shù)值最大可能性仍然位于標稱值附近，這樣得到的測試電路板的過壓門限大致也位于標稱值60V 附近，并不會觸發(fā)電路異常。只有在批量生產(chǎn)之后，當樣本數(shù)目足夠多了，原設計隱患才能暴露出來。因此，僅僅依靠研發(fā)測試，很多時候無法在批量生產(chǎn)之前暴露產(chǎn)品由于參數(shù)偏差而存在的隱患。電路參數(shù)計算是研發(fā)測試的重要補充之一。

以上案例來自電路設計領域知名專家-王老師《高速電路設計進階》著作內容其一案例！