允許USB旁路大電容的限流器
發布時間：2009-11-4 16:29
發布者：李寬
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作者：Daniel Morris 來源：Group IV技術公司 日期：2009-10-31 USB（通用串行總線）規格要求，一個連接的USB設備對主機或集線器給出一個與44Ω并聯的不大于10μF的負載，它包含了通過器件穩壓器的所有可見旁路電容。這個限制可避免當浪涌電流為電容充電時，設備上有過高的壓降。有時候，總線供電的設備需要10μF以上的旁路電容，為電流尖峰提供充足的存儲空間。本設計實例中的電路IC1采用Linear Technology公司的LTC6102精密電流檢測放大器，用于將浪涌電流限制在所設定最大值以下，使設備能夠在必要時使用更大的電容。 LTC6102通常用于將一只電流檢測電阻上的電壓轉換為輸出電阻上更大的對地電壓。該器件有一個低偏壓的放大器，可以采用低阻值的檢測電阻。在一般的電路結構中，輸出電流流過板上的FET，FET的源極連接到一個與放大器輸入端分隔開的強制端，以減少走線與管腳電阻之間的問題。 
圖1，該電路在連接時和配置后限制了USB設備的電流。 該電路將LTC6102的輸出端接地，采用板上的FET作為一個源跟隨器，驅動一只外接限流FET的柵極（圖1）。LTC6102的反饋回路保持與放大器正、負輸入端（分別是IC1的Pin8和Pin1）相等的電壓。電阻分壓器將放大器IC1 Pin8正輸入端設在5V USB電壓軌下約2mV。在設備連接開始時，Q1是關斷的，放大器IC1 Pin1負輸入端高于正輸入端，使放大器的輸出為低。當放大器輸出低時，板上FET跟隨將Q1的柵極推低，使其導通。Q1中的電流增加，直到檢測電阻R1 上的壓降與電阻R2的壓降相匹配時為止。 電阻R3與電容C2用于補償反饋回路的振蕩，以及減緩Q1的導通，防止當設備接入總線時的初始電流尖峰。電容C3旁路IC1上的一個穩壓器。電阻R7滿足通過IC1上FET的最大1mA允許電流。當柵極電壓足夠低，不超過IC1 Pin7至Pin2的4V正電壓輸入范圍時，Q1導通。 該電路對USB主機并不表現為大的電容負載C1，而是等于 R1(R2+R4)/R4=49.8Ω的一個電阻負載，小于最大44Ω的要求。C1充電后，電路繼續將低功耗USB設備的功耗限制在最大100mA以下。一旦配置完成，設備就可以將電流極限提升到大功率設備的500mA最大值，方法是導通FET Q2，使R5與R4并聯，增加檢測電阻R1上的電壓。 |
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