正常工作条件下，图6中的二极管(D1)所示约有> 0.7V 的压降，这会产生两方面的问题： 压降会产生一定的功耗。 ECU很难工作在低压状态。
对于大电流应用，如汽车防抱死系统，所消耗的电流可以轻易超过10A。例如，对于系统中1V压降的二极管将造成10W的功耗，在有限尺寸的电路板上，耗散如此大的功率几乎是不可能的。采用单个或双肖特基二极管在某些应用中可以减缓这个问题。假定压降为0.5V，在10A负载电流时，双肖特基二极管的功耗为5W。这依然是一个难以接受的功耗，设计人员不得不使用大尺寸的散热器。
如上所述，二极管压降本身会产生一定的负面影响。例如，在一个 14.4V的音频系统中，最大输出功率取决于所能获得的最大扬声器驱动电压。而为了避免电池反接，系统中会在电源上增加一个二极管，由此可能产生1V的压降，使输出功率损失约8.4dBW (对于2Ω的桥接扬声器)。
汽车在寒冷环境下启动时，ECU必须能够工作在低压状态(图2)，任何不必要的电压跌落都会影响系统工作。冷启动时，汽车制造商规定的输入电压为5.5V甚至更低。用来防止电池反接的二极管压降会占用很大的裕量。例如，汽车电池电压在ECU输入连接器处降到5.5V，减去电池反接保护二极管的0.7V压降，真正供给电路的电压只有4.8V。
假如5V微控制器通过一个压差为500mV的线性稳压器供电，这时微控制器能够获得的供电电压仅为4.3V，无法支持其正常工作，有可能使其进入复位状态，丢失存储器数据或导致整个ECU死机。GPS导航系统是一个比较典型的例子：汽车启动之前输入目的地址，系统必须保证在以后的冷启动过程中不会丢失数据。
对于图7所示包含可变电阻的应用，通常对电路板面积要求非常严格。与TVS管一样，根据具体应用的最高稳态直流电压确定可变电阻的钳位电压。然而，当电压高于击穿电压时，可变电阻的VI特性曲线相对于TVS二极管要缓慢得多(图4)。因此，可变电阻相对TVS管会使后续电路承受更高的电压，从而提高了后续电路的器件成本、封装尺寸以及电路板空间。
通过将钳位电压设置在相对较低的电平，保持尽可能低的过压保护点，又会增大正常工作时的静态电流。标称电压下的静态电流通常高于TVS管，实际效果与具体元件选择有关。
有源瞬态保护方案
考虑到以上分立保护电路的诸多缺点，有源保护电路提供了一个更好的选择。对于要求低静态电流、低工作电压并具有电池反接保护和过压保护的方案，可以选择MAX16013/MAX16014¹过压保护/检测电路。
此类器件的工作原理十分简单(图8)。IC直接监测输入电压，并通过控制两个外部pFET功率开关在故障条件下断开负载的连接。外部MOSFET在5.5V和所设置的上限电源电压之间导通，上限电压可通过连接在SET引脚的分压电阻调节，范围通常在20V至28V之间。
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图8. MAX16013和MAX16014可提供有源瞬态保护功能，直接监测电源电压，当检测到故障时，通过控制两个外部p沟道FET开关，断开负载与故障电源。
将SET引脚的分压电阻连接到输入或输出，可以选择相应的工作模式。例如，把分压电阻接VCC (而不是负载)，MAX16013被配置成过压关断器件。MAX16014将保持MOSFET (P2)闭锁，直到输入电源重新上电或重新触发EN使能。如果MAX16013长时间工作在限压模式，外部MOSFET的压降会增大功耗。
图8中的电池反接保护FET (P1，可选)取代了图6中的串联二极管。图8中，正偏时P1导通，可以保持极低的正向压降，出现负压时关断。关闭P2可断开输入与输出的连接(图8和图9)，EN引脚提供相应的关断控制(需要注意的是EN引脚的控制信号由主系统的其它监控电路产生)。因此，当电路处于电池反接保护状态时(P1)，下游电路的静态电流可降至最小(典型值< 20&mICro;A)。
有源高压瞬态保护器相对于传统保护方案的优势
有源过压保护器具备以下几个优势。
如上所述，分立瞬态抑制器(TVS管或可变电阻)的击穿电压需要高于汽车的最高稳态工作电压(通常26V左右)。发生抛负载时，由于TVS管的内阻以及电流随电压剧增的VI特性曲线，下游电路会在瞬间承受极高电压(大约45V)，从而提高了对下游器件额定电压的要求。与传统方案不同，有源瞬态保护器可将输出电压钳位到分压电阻设置的电平(例如26V)，也不存在电流随电压剧增问题。这些特性允许用户使用低成本(低电压)的下游元器件。
该方案不同于普通的浪涌抑制器，传统方案在发生过热之前较短的时间内只能处理几个焦耳的能量，而基于MAX16013/MAX16014的方案能够在发生直流过压时保护器件。有些应用要求工作在标称电压的上限，一旦超过上限电压则断开与电源的连接(以音频系统为例，其工作电压上限通常为17V)。这种情况下使用有源保护器件，合理设置电压限制器/开关的门限可以进一步降低下游元器件的成本。
用FET取代电池反接二极管，可以将正向导通电压降低到毫伏级水平。特别是在大电流应用中，这一举措可以有效降低功耗，进而降低散热的设计难度和成本。原来二极管消耗的功率(电压)可以供给负载(如，扬声器)，而非消耗在二极管上，从而提高输出功率(系统性能)。有些应用要求工作在较低的电池电压(如，汽车冷启动时)，同时还要求提供电池反接保护。采用有源保护器件可以使压差降至最小，确保电路工作在较低的输入电压下。
可变电阻器往往表现出相对较高的静态电流和漏电流，受脉冲电压冲击时会显著影响其使用寿命和精度。用有源保护器件取代可变电阻可以解决这一问题。由于某些应用中可变电阻直接连接到电池上，漏电流较大。这时，可以利用有源保护器件作为主开关，在休眠模式下断开(通过P2 FET)所有后续负载(图9)。
图9. MAX16013/MAX16014用作主开关控制，在ECU关闭时有助于降低静态电流损耗。
总结
有源过压保护器在许多应用中占据一定的优势，这些器件能够大大降低系统功耗、提高输出功率(改善系统性能)、降低系统的工作电压(冷启动)，并具有较低的静态电流，降低了对后续被保护电路的额定电压要求。
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