增加靈活的限流功能

作者 : Frederik Dostal ,ADI現場應用工程師

在一些電源管理應用中,需要精準地限制電流。無論是要保護電源或是在故障情況下保護可能由於過流而造成損壞的負載,都需要精準地限制電流...

問題:我可以根據負載輕鬆而精準地進行限流嗎?

答案:可以使用限流IC進行限流。

在一些電源管理應用中,需要精準地限制電流。無論是要保護電源(例如,中間電路電壓需要超載保護,以便可靠地為其他系統元件提供電能),或是在故障情況下保護可能由於過流而造成損壞的負載,都需要精準地限制電流。

在尋找合適的DC-DC負載點(POL)穩壓器來滿足此要求時,我們發現市面上具有可調限流功能的電壓轉換器很少見。可調限流功能在採用外部電源切換的控制器設計中更加常見,而所有的整合解決方案很少提供此類功能。而且,可調限流功能的精度通常不是很高。

此外,DC-DC轉換器IC中的電流限制器一般只限制電源的電感電流,不會限制輸入或輸出電流。此類整合式限流功能只是設計用來在故障條件下保護切換穩壓器本身不受損。限流值高於額定最大輸出電流,有時候精度相對較低,這足以保護切換穩壓器,但是通常不足以用於可調電流限制器。

圖1:需要對流入/流出切換穩壓器的電流進行限制的系統。

要彈性地解決此問題,可以透過一個附加元件(例如ADI  LTC7003)來增加可調的限流功能。精度可達到15%左右,具體因應用而異。LTC7003是一款高階N通道MOSFET靜態切換驅動器,非常適合在大量不同的系統中用於監測、限制和斷開電源線路。因其具有可調限流功能和電流監控功能,所以非常適合為常見的DC-DC轉換器增加限流功能。

2所示為使用LTC7003電流限制器來監控ADP2370的輸出電流。ADP2370是一款降壓型DC-DC轉換器。

2:透過LTC7003驅動器元件增加限流功能。

 一般來說,高側電流檢測放大器也可以透過電源路徑中的電流檢測電阻,用於測量小壓降。它們可以非常準確地測量電流。但是,對於其中大部分,兩個電流檢測連接之間的允許電壓差都非常小。如果電源可能因為負載而發生短路,那麼在使用這種通用的電流檢測放大器時,檢測電阻上的電壓可能很快就會超出允許範圍。

在這種情況下,最好選擇允許在電源中使用的解決方案,例如LTC7003。根據設計,LTC7003允許SENS輸入端出現較大電壓差。當電流達到設置的閾值時,LTC7003還支援透過可選的N通道MOSFET Q1來中斷電源路徑。3所示為具有外部N通道MOSFET的LTC7003解決方案在電流達到設定的閾值時中斷電源路徑。

3:使用LTC7003限流電路。

透過IMON輸出,可提供與流經檢測電阻的電流成比例的電壓。此電壓是就系統接地而言,相當於檢測電阻上的電壓乘以20倍。電壓值在0V至1.5V之間。此電壓可以與附加的外部運算放大器搭配使用,以饋入至切換穩壓器的回饋電路。這樣一來,DC-DC轉換器的輸出電壓可以根據LTC7003檢測到的電流位準成比例降低。3的灰色部分電路中即顯示了此選項。

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