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原创 用MAX4172构建32V的 电路断路器(图)

2008-6-23 14:43 813 0 分类: 工程师职场
在电源、电机驱动器或其他功率电路中,可以在高压侧(电源端),也可以在低压侧(地端)检测负载电流,比较而言,在低压侧进行要比在高压侧容易很多,但也不可避免舍弃了高压侧检测的优点。有些故障有可能不会被低压侧检测器检测到,从而使负载处于危险且无监视的状态下。

  另一方面,高压侧检测器直接与电源相连,能够检测到任何下游的故障并触发适当的纠正措施。以前,构成这种检测器需要一个精密运算放大器、高电压的电源(以适应运放有限的共模范围)和大量的精密电阻。现在,只需使用MAX4172这种单片IC,就可在高达32V的共模电压下检测高压侧电流。微型μMAX封装的MAX4172提供一路以地为参照的电流源,输出电流与需检测的高压侧电流成比例。这个输出电流在数值上等于外部检测电阻两端的电压除以100,可让其流过一个负载电阻,非常简单地得到电压输出。


点击看大图


图:用MAX4172构建电路断路器


使用MAX4172与几个廉价的外部元件相配合可以构成一个低成本的电路断路器。负载电流由RSENSE检测,受Q1控制。该设计可接受10V至32V的输入电压,并且经过简单调整后在6.5V的电压也可工作。


  刚开始加入VIN和VCC时断路器处于触发态,按下S1可复位断路器并接通电源与负载,同时也激活了Q1、Q3和Q4b。Q3为IC1供电,Q4b建立过流门限。


VTHRESH = Vcc - Vbe(Q4b)    (1)


  由于VCC(典型值为2.7V至5.5V)等于5.0V,Q4b的发射极电压Vbe(Q4b)约为0.7V,则VTHRESH典型值为4.3V。正常负载电流门限为1A。RSENSE、RTHRESH、ROUT的大小由系统精度、功耗确定,首先选择RSENSE=50mΩ,RTHRESH=10.0kΩ。


ROUT = Vcc/ILOAD×RSENSE×Gm    (2)


  式中触发电流ILOAD=1A,RSENSE=50mΩ,IC1的跨导Gm等于0.010A/V,这样,ROUT=10.0kΩ。施加电源于Q3和Q4b使Q4b导通,后者建立起VTHRESH,Q3激活后为IC1供电。流过RSENSE的负载电流以一个很小的比例镜像到IC1的输出,并流过ROUT后提供为一个输出电压VOUT。当VOUT增大到VTHRESH+Vbe(Q4a)以上时Q4b关断,同时也关断了Q3,造成V+端(IC1引脚8)的电压下降。当V+达到典型值2.67V时,PG输出高电平,进而关断Q1,使断路器进入触发态。Q2引入的反馈能够保证在触发点干净地关断。触发状态的消耗电流极小,等于VCC负载电流,典型为0.5mA。


  按下S1可复位断路器,若要自动复位,可将S1换为一只晶体管或开漏输出的比较器,图中所示设计适用于对触发电流绝对精度没有严格要求的低成本应用。该设计的精度取决于VCC、Vbe和流过R4的误差电流,在触发电流为1.0A时的精度大约为±15%。 

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