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使用集成MOSFET限制電流的簡單方法

analog_devices ? 來源:亞德諾半導體 ? 作者:亞德諾半導體 ? 2023-03-13 12:25 ? 次閱讀

電子電路中的電流通常必須受到限制。例如在USB端口中,必須防止電流過大,以便為電路提供可靠的保護。同樣在充電寶中,必須防止電池放電。放電電流過高會導致電池的壓降太大和下游設備的供電電壓不足。

因此,通常需要將電流限制在一個特定值。大多數功率轉換器都有過流限制器,以保護其免受額外電流造成的損壞。在一些DC-DC轉換器中,甚至可以調整閾值。

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圖1. 每個端口輸出電流為1 A的充電寶中的電流限制。

在圖1中,還可以使用具有內置甚至可調節限流器的DC-DC升壓轉換器。在這種情況下,無需額外的限流器模塊。不過,也有許多應用在電源通路中不使用DC-DC轉換器。例如,當系統中的電壓為24 V時,該線路中的電流應受到限制,但負載必須恰好在24 V電壓下運行。在這種情況下,可以使用額外的限流器模塊,如圖1中藍色所示。

限流器電路提供了針對這一問題的解決方案。它來自保護模塊系列,包括熱插拔控制器、浪涌保護器、電子電路保護器和理想二極管

市場上的大多數IC都使用外部MOSFET作為打開和關閉電流的開關,同時也用于限制電流,在這種情況下,開關的工作方式類似于線性穩壓器。然而,這種開關必須確保MOSFET始終在其安全工作區(SOA)內運行。否則,半導體和電路將會受損。遺憾的是,選擇一個合適的MOSFET并以一種永遠不會越過SOA的方式運行有時并非易事。工作溫度、電壓、電流,特別是時間,均會對其造成影響。為確保安全運行,必須仔細考慮這些因素,做出正確選擇。圖2顯示了典型N溝道MOSFET的SOA圖。允許MOSFET在所示線路下方運行。

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圖2. MOSFET的典型SOA。

圖3顯示了一個專用限流器IC——ADI公司的 MAX17523 。它有兩個MOSFET,可以將電流限制在150 mA和1 A之間的某個值。如果電流達到限值,則切斷電流并等待一段時間后恢復,或者電流持續中斷,直到下一次導通,又或者通過降低電壓來限制電流。然后,內部MOSFET在歐姆區中工作。這是一種線性穩壓器功能。在這些可調節的限制模式中,內部MOSFET始終位于SOA內,不會受損。無需進行詳細的計算或評估。

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圖3. 專用限流器IC的簡化電路圖。

如果使用合適的高度集成IC,則限制電路中的電流不是問題。也可以將這類電路與沒有可調節限流器的DC-DC變換器相結合。

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原文標題:使用集成MOSFET限制電流的簡單方法

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