使用集成MOSFET限制電流的簡(jiǎn)單方法

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(guò)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(guò)高會(huì )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(gè)特定值。大多數功率轉換器都有過(guò)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(gè)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(wú)需額外的限流器模塊。不過(guò)，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(shí)，該線(xiàn)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(wèn)題的解決方案。它來(lái)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(chǎng)上的大多數IC都使用外部MOSFET作為打開(kāi)和關(guān)閉電流的開(kāi)關(guān)，同時(shí)也用于限制電流，在這種情況下，開(kāi)關(guān)的工作方式類(lèi)似于線(xiàn)性穩壓器。然而，這種開(kāi)關(guān)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(huì )受損。遺憾的是，選擇一個(gè)合適的MOSFET并以一種永遠不會(huì )越過(guò)SOA的方式運行有時(shí)并非易事。工作溫度、電壓、電流，特別是時(shí)間，均會(huì )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(xiàn)路下方運行。

圖2. MOSFET的典型SOA。

圖3顯示了一個(gè)專(zhuān)用限流器IC——ADI公司的 MAX17523 。它有兩個(gè)MOSFET，可以將電流限制在150 mA和1 A之間的某個(gè)值。如果電流達到限值，則切斷電流并等待一段時(shí)間后恢復，或者電流持續中斷，直到下一次導通，又或者通過(guò)降低電壓來(lái)限制電流。然后，內部MOSFET在歐姆區中工作。這是一種線(xiàn)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(huì )受損。無(wú)需進(jìn)行詳細的計算或評估。

圖3. 專(zhuān)用限流器IC的簡(jiǎn)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(wèn)題。也可以將這類(lèi)電路與沒(méi)有可調節限流器的DC-DC變換器相結合。