增加灵活的限流功能

作者:ADI 现场应用工程师Frederik Dostal

问题:

我可以根据负载轻松而精准地进行限流吗?

增加灵活的限流功能

答案:

可以使用限流IC进行限流。

在一些电源管理应用中,需要精准地限制电流。无论是要保护电源(例如,中间电路电压需要超载保护,以便可靠地为其他系统部件提供电能),或是在故障情况下保护可能由于过流而造成损坏的负载,都需要精准地限制电流。

在寻找合适的DC-DC负载点稳压器来满足此要求时,我们发现市面上具有可调限流功能的电压转换器很少见。可调限流功能在采用外部电源切换的控制器设计中更加常见,而所有的整合解决方案很少提供此类功能。而且,可调限流功能的精度通常不是很高。此外,DC-DC转换器IC中的电流限制器一般只限制电源的电感电流,不会限制输入或输出电流。此类整合式限流功能只是设计用来在故障条件下保护切换稳压器本身不受损。限流值高于额定最大输出电流,有时候精度相对较低,这足以保护切换稳压器,但是通常不足以用于可调电流限制器。

图 1. 需要限制流入或流出开关稳压器的电流的系统。
图1.需要对流入/流出切换稳压器的电流进行限制的系统。

要弹性地解决此问题,可以透过一个附加元件(例如 精度可达到15%左右,具体因应用而异。LTC7003是一款高端N通道MOSFET静态切换驱动器。因其具有可调限流功能和电流监控功能,所以非常适合为常见的DC-DC转换器增加限流功能。图2所示为使用LTC7003电流限制器来监控 ADP2370是一款降压型DC-DC转换器。

图 2. 通过 LTC7003 驱动器组件添加的电流限制。
图2.透过LTC7003驱动器元件增加的限流功能。

一般来说,高端电流检测放大器也可用于通过电源路径中的电流检测电阻测量小压降。它们可以非常准确地测量电流。但是,对于其中大部分,两个电流检测连接之间的允许电压差都非常小。如果电源可能因为负载而发生短路,那么在使用这种通用的电流检测放大器时,检测电阻上的电压可能很快就会超出允许范围。在这种情况下,最好选择允许在电源中使用的解决方案,例如LTC7003。根据设计,LTC7003允许SENS输入端出现较大电压差。当电流达到设置的阈值时,LTC7003还支援透过可选的N通道MOSFET Q1来中断电源路径。图3所示为具有外部N通道MOSFET的LTC7003解决方案在电流达到设定的阈值时中断电源路径。

图 3. 使用 LTC7003 限制电流的电路。
图3.使用LTC7003来限流的电路。

透过I 此电压是就系统接地而言,相当于检测电阻上的电压乘以20倍。电压值在0 V至1.5 V之间。此电压可以与附加的外部运算放大器搭配使用,以馈入至切换稳压器的回馈电路。这样一来,DC-DC转换器的输出电压可以根据LTC7003检测到的电流位准成比例降低。图3的灰色部分电路中即显示了此选项。

凭借其有意义的功能,LTC7003非常适合在大量不同的系统中用于监测、限制和断开电源线路。

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发布日期:2021年11月04日  所属分类:电子基础知识