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用MAX4172構(gòu)建32V的電路斷路器

在電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器或其他功率電路中，可以在高壓側(cè)(電源端)，也可以在低壓側(cè)(地端)檢測(cè)負(fù)載電流，比較而言，在低壓側(cè)進(jìn)行要比在高壓側(cè)容易很多，但也不可避免舍棄了高壓側(cè)檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)。有些故障有可能不會(huì)被低壓側(cè)檢測(cè)器檢測(cè)到，從而使負(fù)載處于危險(xiǎn)且無(wú)監(jiān)視的狀態(tài)下。

另一方面，高壓側(cè)檢測(cè)器直接與電源相連，能夠檢測(cè)到任何下游的故障并觸發(fā)適當(dāng)?shù)募m正措施。以前，構(gòu)成這種檢測(cè)器需要一個(gè)精密運(yùn)算放大器、高電壓的電源(以適應(yīng)運(yùn)放有限的共模范圍)和大量的精密電阻�，F(xiàn)在，只需使用MAX4172這種單片IC，就可在高達(dá)32V的共模電壓下檢測(cè)高壓側(cè)電流。微型μMAX封裝的MAX4172提供一路以地為參照的電流源，輸出電流與需檢測(cè)的高壓側(cè)電流成比例。這個(gè)輸出電流在數(shù)值上等于外部檢測(cè)電阻兩端的電壓除以100，可讓其流過(guò)一個(gè)負(fù)載電阻，非常簡(jiǎn)單地得到電壓輸出。

使用MAX4172與幾個(gè)廉價(jià)的外部元件相配合可以構(gòu)成一個(gè)低成本的電路斷路器。負(fù)載電流由RSENSE檢測(cè)，受Q1控制。該設(shè)計(jì)可接受10V至32V的輸入電壓，并且經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單調(diào)整后在6.5V的電壓也可工作。

剛開始加入VIN和VCC時(shí)斷路器處于觸發(fā)態(tài)，按下S1可復(fù)位斷路器并接通電源與負(fù)載，同時(shí)也激活了Q1、Q3和Q4b。Q3為IC1供電，Q4b建立過(guò)流門限。

VTHRESH = Vcc - Vbe(Q4b) （1）

由于VCC（典型值為2.7V至5.5V）等于5.0V，Q4b的發(fā)射極電壓Vbe(Q4b)約為0.7V，則VTHRESH典型值為4.3V。正常負(fù)載電流門限為1A。RSENSE、RTHRESH、ROUT的大小由系統(tǒng)精度、功耗確定，首先選擇RSENSE=50mΩ，RTHRESH=10.0kΩ。

ROUT = Vcc/ILOAD×RSENSE×Gm （2）

式中觸發(fā)電流ILOAD=1A，RSENSE=50mΩ，IC1的跨導(dǎo)Gm等于0.010A/V，這樣，ROUT=10.0kΩ。施加電源于Q3和Q4b使Q4b導(dǎo)通，后者建立起VTHRESH，Q3激活后為IC1供電。流過(guò)RSENSE的負(fù)載電流以一個(gè)很小的比例鏡像到IC1的輸出，并流過(guò)ROUT后提供為一個(gè)輸出電壓VOUT。當(dāng)VOUT增大到VTHRESH+Vbe(Q4a)以上時(shí)Q4b關(guān)斷，同時(shí)也關(guān)斷了Q3，造成V+端（IC1引腳8）的電壓下降。當(dāng)V+達(dá)到典型值2.67V時(shí)，PG輸出高電平，進(jìn)而關(guān)斷Q1，使斷路器進(jìn)入觸發(fā)態(tài)。Q2引入的反饋能夠保證在觸發(fā)點(diǎn)干凈地關(guān)斷。觸發(fā)狀態(tài)的消耗電流極小，等于VCC負(fù)載電流，典型為0.5mA。

按下S1可復(fù)位斷路器，若要自動(dòng)復(fù)位，可將S1換為一只晶體管或開漏輸出的比較器，圖中所示設(shè)計(jì)適用于對(duì)觸發(fā)電流絕對(duì)精度沒(méi)有嚴(yán)格要求的低成本應(yīng)用。該設(shè)計(jì)的精度取決于VCC、Vbe和流過(guò)R4的誤差電流，在觸發(fā)電流為1.0A時(shí)的精度大約為±15%。

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