用電流檢測(cè)和MOSFET提升輸出電流

以前有篇設(shè)計(jì)實(shí)例描述了一種可編程電流源，使用的是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的LM317可調(diào)三端穩(wěn)壓器（參考文獻(xiàn)1）。雖然該電路可以編程設(shè)定輸出電流，但負(fù)載電流要流經(jīng)BCD（二-十進(jìn)制）開(kāi)關(guān)。不過(guò)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)很難買(mǎi)到能承受25 mA以上電流的BCD開(kāi)關(guān)，這就限制了電路的輸出電流。使用ZETEX公司簡(jiǎn)單的四腳ZXCT1010電池檢測(cè)監(jiān)控芯片，可以提升電流，因?yàn)殡娏鞑辉倭鹘?jīng)BCD開(kāi)關(guān)（圖1）。負(fù)載電流在檢測(cè)電阻RSENSE上產(chǎn)生一個(gè)電壓。R1為100Ω電阻，其上電壓與 RSENSE的相同，它在R1上產(chǎn)生一個(gè)輸出電流：IOUT×100=ILOAD× RSENSE，且VOUT= IOUT×ROUT，其中IOUT是輸出電流，ILOAD為負(fù)載電流，VOUT是輸出電壓?？梢杂幂敵鲭妷鹤鳛榭刂齐妷簛?lái)調(diào)節(jié)負(fù)載電流。

圖1：使電流通過(guò)MOSFET，并用一個(gè)電流檢測(cè).作調(diào)節(jié)，就可以繞過(guò)BCD開(kāi)關(guān)，從而增加負(fù)載電流。

此電路的一個(gè)應(yīng)用可能是便攜設(shè)備中的充電器。此時(shí)，電路工作在18V。飛兆半導(dǎo)體公司的IRF520 是一款N溝道的功率MOSFET芯片，它有鋁制散熱片，能承受高達(dá)9.2A電流，有連接負(fù)載電流的0.27Ω漏源電阻。負(fù)載電流反饋中的一只運(yùn)放對(duì) IRF520進(jìn)行控制。在此應(yīng)用中，最大輸出電流為1A，檢測(cè)電阻為0.1Ω。PCB（印刷電路板）的電阻值也可能在這么小量級(jí)，可按35μm厚的銅箔層計(jì)算之。BCD開(kāi)關(guān)為并聯(lián)，連接的電阻可從125Ω~100kΩ，以調(diào)節(jié)運(yùn)放上負(fù)輸入端上的輸出電壓。計(jì)算電阻值的方程為：VSENSE=RSENSE×ILOAD，IOUT=RSENSE×ILOAD/100和R0=VREF×100/(RSENSE×ILOAD)。如果檢測(cè)電阻選0.1Ω電阻和0.1V的基準(zhǔn)電壓值，則方程變?yōu)椋篟0=100/ILOAD。

通過(guò)這個(gè)方程可以計(jì)算出三BCD開(kāi)關(guān)的四個(gè)權(quán)重電阻，從而確定電流何時(shí)只流過(guò)該電阻。對(duì)于800mA、400mA、200mA、100mA、80mA、40mA、20mA、10mA、8mA、 4mA、2mA和1mA的電流，相應(yīng)電阻為0.125kΩ、0.25kΩ、0.5kΩ、1kΩ、1.25kΩ、2.5kΩ、5kΩ、10kΩ、 12.5kΩ、25kΩ、50kΩ和100kΩ。如果負(fù)載電流為1A，則輸出電流只有1 mA，如果負(fù)載電流為1 mA，則輸出電流只有1μA。注意IRF520的表面為漏極電勢(shì)。