利用max4373高边电流检测放大器进行设计,电路可工作在高达28v的电压范围。只需一个通用的npn晶体管。
max4373是一款带有比较器和基准的高边检流放大器,比较器的闭锁输出(cout1)使得该款器件能够构成电路断路器(请参考器件数据资料的图2)。但是,数据资料给出的电路只适合+2.7v至+5.5v的供电电压范围。通过增加一个通用的npn晶体管,即可将电压范围扩展到28v,如图1所示。
图1. 该电路断路器中,npn晶体管q1扩展了比较器输出cout1的摆幅。
正常工作情况下,漏极开路比较器输出为低电平,允许430µa的标称电流从晶体管的发射极,通过r2流入cout1。相同(近似相同)电流流过集电极和r1,产生略高于-6.4v的vgs电压,驱动p沟道mosfet。
在该设计中,断路器的电流门限为900ma。由于max4373fesa从检流电阻到输出能够提供50v/v的增益,所以选择了这款器件。当900ma电流流过100mω的检流电阻r6时,产生90mv压降,该压降乘以50倍增益,在out端得到4.5v电压。比较器cin1输入门限为600mv,选择6.5:1电阻分压网络即可得到我们要求的设定值。r4选择68kω,r5为10kω,即可得到936ma的实际负载电流门限,该门限值足够接近我们的目标值。
当负载电流超过该门限时,比较器输出被锁存到高阻态。晶体管进入截止区,mosfet随之关断。故障解除后,可以通过复位按键将电路恢复到正常工作模式。
该电路适用于高电压(本例采用+28v)应用,电压至少为vcc电压的两倍。另外,vcc限制在+5.5v最大值,在比较器输出的限制范围内。电阻r1、r2取值的不同会引入一定增益,能够提供更高的mosfet驱动电压,从而降低mosfet导通电阻的损耗。
该电路对过流故障的响应时间大约为100µs (图2),对于高出门限10%的过流情况,其响应特性保持稳定(与机械式热断路器不同)。
图2. 从负载电流波形可以看出,电流达到900ma标称门限的110%时触发图1所示断路器,响应时间约为100µs。
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