采用高邊電流放大器的28V斷路器設計

    2013-10-10 11:53 來源:電子信息網 作者:洛小辰

    利用MAX4373高邊電流檢測放大器進行設計,電路可工作在高達28V的電壓范圍。只需一個通用的NPN晶體管。

    MAX4373是一款帶有比較器和基準的高邊檢流放大器,比較器的閉鎖輸出(COUT1)使得該款器件能夠構成電路斷路器(請參考器件數據資料的圖2)。但是,數據資料給出的電路只適合+2.7V至+5.5V的供電電壓范圍。通過增加一個通用的NPN晶體管,即可將電壓范圍擴展到28V,如圖1所示。

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    圖1. 該電路斷路器中,NPN晶體管Q1擴展了比較器輸出COUT1的擺幅。

    正常工作情況下,漏極開路比較器輸出為低電平,允許430μA的標稱電流從晶體管的發射極,通過R2流入COUT1。相同(近似相同)電流流過集電極和R1,產生略高于-6.4V的VGS電壓,驅動p溝道MOSFET。

    在該設計中,斷路器的電流門限為900mA。由于MAX4373FESA從檢流電阻到輸出能夠提供50V/V的增益,所以選擇了這款器件。當900mA電流流過100mΩ的檢流電阻R6時,產生90mV壓降,該壓降乘以50倍增益,在OUT端得到4.5V電壓。比較器CIN1輸入門限為600mV,選擇6.5:1電阻分壓網絡即可得到我們要求的設定值。R4選擇68kΩ,R5為10kΩ,即可得到936mA的實際負載電流門限,該門限值足夠接近我們的目標值。

    當負載電流超過該門限時,比較器輸出被鎖存到高阻態。晶體管進入截止區,MOSFET隨之關斷。故障解除后,可以通過復位按鍵將電路恢復到正常工作模式。

    該電路適用于高電壓(本例采用+28V)應用,電壓至少為VCC電壓的兩倍。另外,VCC限制在+5.5V最大值,在比較器輸出的限制范圍內。電阻R1、R2取值的不同會引入一定增益,能夠提供更高的MOSFET驅動電壓,從而降低MOSFET導通電阻的損耗。

    該電路對過流故障的響應時間大約為100μs (圖2),對于高出門限10%的過流情況,其響應特性保持穩定(與機械式熱斷路器不同)。

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    圖2. 從負載電流波形可以看出,電流達到900mA標稱門限的110%時觸發圖1所示斷路器,響應時間約為100μs。

    放大器 斷路器

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