使用集成MOSFET限制電流的簡單方法
發布時間：2023-4-19 21:38
發布者：eechina
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作者：Frederik Dostal，ADI現場應用工程師 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。 
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。
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。
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。 關于作者 Frederik Dostal是一名擁有20多年行業經驗的電源管理專家。他曾就讀于德國埃爾蘭根大學微電子學專業并于2001年加入National Semiconductor公司，擔任現場應用工程師，幫助客戶在項目中實施電源管理解決方案，積累了豐富的經驗。在此期間，他還在美國亞利桑那州鳳凰城工作了4年，擔任應用工程師，負責開關模式電源產品。他于2009年加入ADI公司，先后擔任多個產品線和歐洲技術支持職位，具備廣泛的設計和應用知識，目前擔任電源管理專家。Frederik在ADI的德國慕尼黑分公司工作。 |
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