使用集成MOSFET限製電流的簡單方法
發布時間:2023-04-11 來源:ADI 責任編輯:wenwei
【導讀】電子電路中的電流通常必須受到限製。例如在USB端(duan)口(kou)中(zhong),必(bi)須(xu)防(fang)止(zhi)電(dian)流(liu)過(guo)大(da),以(yi)便(bian)為(wei)電(dian)路(lu)提(ti)供(gong)可(ke)靠(kao)的(de)保(bao)護(hu)。同(tong)樣(yang)在(zai)充(chong)電(dian)寶(bao)中(zhong),必(bi)須(xu)防(fang)止(zhi)電(dian)池(chi)放(fang)電(dian)。放(fang)電(dian)電(dian)流(liu)過(guo)高(gao)會(hui)導(dao)致(zhi)電(dian)池(chi)的(de)壓(ya)降(jiang)太(tai)大(da)和(he)下(xia)遊(you)設(she)備(bei)的(de)供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya)不(bu)足(zu)。
因此,通常需要將電流限製在一個特定值。大多數功率轉換器都有過流限製器,以保護其免受額外電流造成的損壞。在一些DC-DC轉換器中,甚至可以調整閾值。
圖1. 每個端口輸出電流為1 A的充電寶中的電流限製。
在圖1中,還可以使用具有內置甚至可調節限流器的DC-DC升壓轉換器。在這種情況下,無需額外的限流器模塊。不過,也有許多應用在電源通路中不使用DC-DC轉換器。例如,當係統中的電壓為24 V時,該線路中的電流應受到限製,但負載必須恰好在24 V電壓下運行。在這種情況下,可以使用額外的限流器模塊,如圖1中藍色所示。
限流器電路提供了針對這一問題的解決方案。它來自保護模塊係列,包括熱插拔控製器、浪湧保護器、電子電路保護器和理想二極管。
市場上的大多數IC都使用外部MOSFET作為打開和關閉電流的開關,同時也用於限製電流,在這種情況下,開關的工作方式類似於線性穩壓器。然而,這種開關必須確保MOSFET始終在其安全工作區(SOA)內運行。否則,半導體和電路將會受損。遺憾的是,選擇一個合適的MOSFET並以一種永遠不會越過SOA的方式運行有時並非易事。工作溫度、電壓、電流,特別是時間,均會對其造成影響。為確保安全運行,必須仔細考慮這些因素,做出正確選擇。圖2顯示了典型N溝道MOSFET的SOA圖。允許MOSFET在所示線路下方運行。
圖2. MOSFET的典型SOA。
圖3顯示了一個專用限流器IC——ADI公司的 MAX17523 。它有兩個MOSFET,可以將電流限製在150 mA和1 A之(zhi)間(jian)的(de)某(mou)個(ge)值(zhi)。如(ru)果(guo)電(dian)流(liu)達(da)到(dao)限(xian)值(zhi),則(ze)切(qie)斷(duan)電(dian)流(liu)並(bing)等(deng)待(dai)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)後(hou)恢(hui)複(fu),或(huo)者(zhe)電(dian)流(liu)持(chi)續(xu)中(zhong)斷(duan),直(zhi)到(dao)下(xia)一(yi)次(ci)導(dao)通(tong),又(you)或(huo)者(zhe)通(tong)過(guo)降(jiang)低(di)電(dian)壓(ya)來(lai)限(xian)製(zhi)電(dian)流(liu)。然(ran)後(hou),內(nei)部(bu)MOSFET在歐姆區中工作。這是一種線性穩壓器功能。在這些可調節的限製模式中,內部MOSFET始終位於SOA內,不會受損。無需進行詳細的計算或評估。
圖3. 專用限流器IC的簡化電路圖。
如果使用合適的高度集成IC,則限製電路中的電流不是問題。也可以將這類電路與沒有可調節限流器的DC-DC變換器相結合。
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