用电流检测监控器和MOSFET提升输出电流

2009年11月04日 10:11    李宽
关键词: MOSFET , 电流 , 监控器 , 检测 , 输出
作者:Gyula Dioszegi与János Nagy    来源:电子设计技术    日期:2009-08-31

  以前有篇设计实例描述了一种可编程电流源,使用的是美国国家半导体公司的LM317可调三端稳压器(参考文献1)。虽然该电路可以编程设定输出电流,但负载电流要流经BCD(二-十进制)开关。不过,你会发现很难买到能承受25 mA以上电流的BCD开关,这就限制了电路的输出电流。使用Zetex公司简单的四脚ZXCT1010电池检测监控芯片,可以提升电流,因为电流不再流经BCD开关(图1)。负载电流在检测电阻RSENSE上产生一个电压。R1为100Ω电阻,其上电压与 RSENSE的相同,它在R1上产生一个输出电流:IOUT×100=ILOAD× RSENSE,且VOUT= IOUT×ROUT,其中IOUT是输出电流,ILOAD为负载电流,VOUT是输出电压。可以用输出电压作为控制电压来调节负载电流。

1.jpg

图1:使电流通过MOSFET,并用一个电流检测监控器作调节,就可以绕过BCD开关,从而增加负载电流。

  此电路的一个应用可能是便携设备中的充电器。此时,电路工作在18V。飞兆半导体公司的IRF520 是一款N沟道的功率MOSFET芯片,它有铝制散热片,能承受高达9.2A电流,有连接负载电流的0.27Ω漏源电阻。负载电流反馈中的一只运放对 IRF520进行控制。在此应用中,最大输出电流为1A,检测电阻为0.1Ω。PCB(印刷电路板)的电阻值也可能在这么小量级,可按35μm厚的铜箔层计算之。BCD开关为并联,连接的电阻可从125Ω~100kΩ,以调节运放上负输入端上的输出电压。计算电阻值的方程为:VSENSE=RSENSE×ILOAD,IOUT=RSENSE×ILOAD/100和R0=VREF×100/(RSENSE×ILOAD)。如果检测电阻选0.1Ω电阻和0.1V的基准电压值,则方程变为:R0=100/ILOAD。

  通过这个方程可以计算出三BCD开关的四个权重电阻,从而确定电流何时只流过该电阻。对于800mA、400mA、200mA、100mA、80mA、40mA、20mA、10mA、8mA、 4mA、2mA和1mA的电流,相应电阻为0.125kΩ、0.25kΩ、0.5kΩ、1kΩ、1.25kΩ、2.5kΩ、5kΩ、10kΩ、 12.5kΩ、25kΩ、50kΩ和100kΩ。如果负载电流为1A,则输出电流只有1 mA,如果负载电流为1 mA,则输出电流只有1μA。注意IRF520的表面为漏极电势。

参考文献
1. Guy, John, “Programmable current source requires no Power supply,” EDN, June 12, 2008, pg 70.
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