利用高邊電流放大器構建28V斷路器

利用MAX4373高邊電流檢測放大器進行設計，電路可工作在高達28V的電壓范圍。只需一個通用的NPN晶體管。

該“設計思路”發表在2006年6月1日的Power Electronics Technology雜志。

MAX4373是一款帶有比較器和基準的高邊檢流放大器，比較器的閉鎖輸出(COUT1)使得該款器件能夠構成電路斷路器(請參考器件數據資料的圖2)。但是，數據資料給出的電路只適合+2.7V至+5.5V的供電電壓范圍。通過增加一個通用的NPN晶體管，即可將電壓范圍擴展到28V，如圖1所示。


圖1. 該電路斷路器中，NPN晶體管Q1擴展了比較器輸出COUT1的擺幅。

正常工作情況下，漏極開路比較器輸出為低電平，允許430μA的標稱電流從晶體管的發射極，通過R2流入COUT1。相同(近似相同)電流流過集電極和R1，產生略高于-6.4V的VGS電壓，驅動p溝道MOSFET。

在該設計中，斷路器的電流門限為900mA。由于MAX4373FESA從檢流電阻到輸出能夠提供50V/V的增益，所以選擇了這款器件。當900mA電流流過100mΩ的檢流電阻R6時，產生90mV壓降，該壓降乘以50倍增益，在OUT端得到4.5V電壓。比較器CIN1輸入門限為600mV，選擇6.5:1電阻分壓網絡即可得到我們要求的設定值。R4選擇68kΩ，R5為10kΩ，即可得到936mA的實際負載電流門限，該門限值足夠接近我們的目標值。

當負載電流超過該門限時，比較器輸出被鎖存到高阻態。晶體管進入截止區，MOSFET隨之關斷。故障解除后，可以通過復位按鍵將電路恢復到正常工作模式。

該電路適用于高電壓(本例采用+28V)應用，電壓至少為VCC電壓的兩倍。另外，VCC限制在+5.5V最大值，在比較器輸出的限制范圍內。電阻R1、R2取值的不同會引入一定增益，能夠提供更高的MOSFET驅動電壓，從而降低MOSFET導通電阻的損耗。

該電路對過流故障的響應時間大約為100μs (圖2)，對于高出門限10%的過流情況，其響應特性保持穩定(與機械式熱斷路器不同)。


圖2. 從負載電流波形可以看出，電流達到900mA標稱門限的110%時觸發圖1所示斷路器，響應時間約為100μs。