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增加折叠电流保护的电路

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:449

  对许多需要数安培供电电流的应用而言,三端输出可调线性稳压器有易用、低成本和完全片上过载保护等特点,如美国国家半导体公司的 lm317。增加数个元器件可以使三端稳压器具备一种高速度的短路限流能力,从而提高可靠性。限流器可将最大输出电流限制在一个安全的恒定水平imax上,避免稳压器的损坏。当出现一个故障状况时,传输晶体管上的功耗近似于 vin×imax。要让设计的稳压器能承受过载,就需要谨慎地选择元器件的额定值(经常是留了过大的余地),除非可以在故障发生时降低或折叠(foldback)输出电流。


  图 1 中的电路包括折叠电流限制功能,通过增加反馈电阻器r4保护传输晶体管。在正常情况下,晶体管q2不导通,而电阻器r1和r2将mosfet q1偏置在导通状态。当发生输出过载时,q2导通,减小了加在q1上的接通偏置,从而增加了它的漏-源电阻,限制了进入稳压器ic1(lm317)的电流。增加的 r4使q2的偏置电流大小与输出电压vout有关,vout在过载情况下呈下降趋势。
  图1的电路中,最大折叠电流iknee与短路电流isc的值可分别计算如下:

  公式1

  公式 2

  在实际设计中,选择iknee和isc的值,r3a和r3b选择相同阻值,然后用公式1和公式2计算出电阻器rsc和r4的值。针对图1中的电路,输出的最大电流和短路电流分别固定为0.7a 和0.05a。r3a和r3b选择100ω时,可通过公式算出rsc值为 0.73ω,r4为4.3 kω。可以用一个从0ω至200ω调整的可变负载电阻器验证本电路的性能。图2所示分别为电路输出的模拟与实测电压-电流(vout和iout)特性,两者非常接近。



  对许多需要数安培供电电流的应用而言,三端输出可调线性稳压器有易用、低成本和完全片上过载保护等特点,如美国国家半导体公司的 lm317。增加数个元器件可以使三端稳压器具备一种高速度的短路限流能力,从而提高可靠性。限流器可将最大输出电流限制在一个安全的恒定水平imax上,避免稳压器的损坏。当出现一个故障状况时,传输晶体管上的功耗近似于 vin×imax。要让设计的稳压器能承受过载,就需要谨慎地选择元器件的额定值(经常是留了过大的余地),除非可以在故障发生时降低或折叠(foldback)输出电流。


  图 1 中的电路包括折叠电流限制功能,通过增加反馈电阻器r4保护传输晶体管。在正常情况下,晶体管q2不导通,而电阻器r1和r2将mosfet q1偏置在导通状态。当发生输出过载时,q2导通,减小了加在q1上的接通偏置,从而增加了它的漏-源电阻,限制了进入稳压器ic1(lm317)的电流。增加的 r4使q2的偏置电流大小与输出电压vout有关,vout在过载情况下呈下降趋势。
  图1的电路中,最大折叠电流iknee与短路电流isc的值可分别计算如下:

  公式1

  公式 2

  在实际设计中,选择iknee和isc的值,r3a和r3b选择相同阻值,然后用公式1和公式2计算出电阻器rsc和r4的值。针对图1中的电路,输出的最大电流和短路电流分别固定为0.7a 和0.05a。r3a和r3b选择100ω时,可通过公式算出rsc值为 0.73ω,r4为4.3 kω。可以用一个从0ω至200ω调整的可变负载电阻器验证本电路的性能。图2所示分别为电路输出的模拟与实测电压-电流(vout和iout)特性,两者非常接近。



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