Adding a Flexible Current Limit
作者：ADI公司 Frederik Dostal，現(xiàn)場應(yīng)用工程師 問題： 我可以根據(jù)負(fù)載輕松而精確地進(jìn)行限流嗎？ 答案： 可以使用限流IC進(jìn)行限流。 在一些電源管理應(yīng)用中，需要精確地限制電流。無論是要保護(hù)電源（例如，中間電路電壓需要過載保護(hù)以便能夠可靠地為其他系統(tǒng)部件提供電能），還是在故障情況下保護(hù)可能由于過流而造成損壞的負(fù)載，都需要精確地限制電流。 在尋找合適的DC-DC負(fù)載點穩(wěn)壓器來滿足此要求時，我們發(fā)現(xiàn)市面上具有可調(diào)限流功能的電壓轉(zhuǎn)換器很少見。可調(diào)限流功能在采用外部電源開關(guān)的控制器設(shè)計中更加常見，而所有的集成解決方案很少提供此類功能。而且，可調(diào)限流功能的精度通常不是很高。以外，DC-DC轉(zhuǎn)換器IC中的電流限制器一般只限制電源的電感電流，不會限制輸入或輸出電流。此類集成式限流功能只是設(shè)計用來在故障條件下保護(hù)開關(guān)穩(wěn)壓器本身不受損。限流值高于額定最大輸出電流，有時候精度相對較低，這足以保護(hù)開關(guān)穩(wěn)壓器，但是通常不足以用作可調(diào)電流限制器。
圖1.需要對流入/流出開關(guān)穩(wěn)壓器的電流進(jìn)行限制的系統(tǒng) 要靈活地解決此問題，可以通過一個附加組件（例如LTC7003）來添加可調(diào)的限流功能。精度可達(dá)到15%左右，具體因應(yīng)用而異。LTC7003是一款高端N溝道MOSFET靜態(tài)開關(guān)驅(qū)動器。因其具有可調(diào)限流功能和電流監(jiān)控功能，所以非常適合為常見的DC-DC轉(zhuǎn)換器添加限流功能。圖2所示為使用LTC7003電流限制器來監(jiān)控ADP2370的輸出電流。ADP2370是一款降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器。
圖2.通過LTC7003驅(qū)動器組件添加的限流功能 一般來說，高端電流檢測放大器也可用于通過電源路徑中的電流檢測電阻測量小壓降。它們可以非常準(zhǔn)確地測量電流。但是，對于其中大部分，兩個電流檢測連接之間的允許電壓差都非常小。如果電源可能因為負(fù)載而發(fā)生短路，那么在使用這種通用的電流檢測放大器時，檢測電阻上的電壓可能很快就會超出允許范圍。在這種情況下，最好選擇獲準(zhǔn)在電源中使用的解決方案，例如LTC7003。根據(jù)設(shè)計，LTC7003允許SENS輸入端出現(xiàn)較大電壓差。當(dāng)電流達(dá)到設(shè)置的閾值時，LTC7003還支持通過可選的N溝道MOSFET Q1來中斷電源路徑。圖3所示為帶有外部N溝道MOSFET的LTC7003解決方案在電流達(dá)到設(shè)置的閾值時中斷電源路徑。
圖3.使用LTC7003來限流的電路 通過IMON輸出，可提供與流經(jīng)檢測電阻的電流成比例的電壓。此電壓是就系統(tǒng)接地而言，相當(dāng)于檢測電阻上的電壓乘以20倍。電壓值在0 V至1.5 V之間。此電壓可以與附加的外部運算放大器搭配使用，以饋入至開關(guān)穩(wěn)壓器的反饋電路。這樣一來，DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓可以根據(jù)LTC7003檢測到的電流電平成比例降低。圖3的灰色部分電路中顯示了此選項。 憑借其有意義的功能，LTC7003非常適合在大量不同的系統(tǒng)中用于監(jiān)測、限制和斷開電源線路。 作者簡介 Frederik Dostal曾就讀于德國埃爾蘭根大學(xué)微電子學(xué)專業(yè)。他于2001年開始工作，涉足電源管理業(yè)務(wù)，曾擔(dān)任各種應(yīng)用工程師職位，并在亞利桑那州鳳凰城工作了4年，負(fù)責(zé)開關(guān)模式電源。他于2009年加入ADI公司，并在慕尼黑ADI公司擔(dān)任電源管理現(xiàn)場應(yīng)用工程師。聯(lián)系方式：frederik.dostal@analog.com。 |
