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MAX1864辅助稳压器限流

来源:analog 发布时间:2024-03-04

摘要: 详细讨论了如何在MAX1864的线性稳压器控制器中增加限流或回退限流。可用于其他分立稳压器设计,如MAX1865, MAX1964, MAX1965, MAX8513和MAX8514。显示测试c

MAX1864是一种低成本的多输出转换器,由一个开关降压电路和两个正线性稳压器组成。虽然该集成电路的基本应用电路提供了低成本的多输出电源,但需要电流有限的线性稳压器输出(开关降压已经是电流有限的)的设计需要参考此应用说明。如果在线性稳压器输出处预计会出现短路,或者意外事故可能导致外部通断元件的功耗超过,则应采用限流。进一步的保护可以与折叠式限流电路。本应用笔记详细介绍了MAX1864正线性稳压器的限流设计和实现。

图1显示了MAX1864中可用的基本线性稳压电路。在该电路中,驱动外部PNP晶体管Q1的开漏极MOSFET跟随误差放大器。这与其他外部元件一起,形成一个线性稳压器,最大输出电流为30V,最高输出电流为2A。这个基本电路的电流仅受基本驱动电流和Q1的beta的限制。最大电流Q1可以源是由驱动电流从开漏极MOSFET乘以Q1的beta。然而,这不是非常准确,因为开漏MOSFET基极驱动器可以提供从10mA到35mA的任何地方,而Q1 (KSH30)的beta值从15到100指定。假设通通元件不饱和,Q1可以输出150mA到3.5A之间的任何地方。在此应用程序中,如果预期在任何持续时间内短路,则需要散热器。这是因为3.5A乘以15.8V的最坏情况耗散为55W,而正常的最坏情况耗散为150mA乘以2.2V,即330mW。



图1所示。这个电路显示了基本的MAX1864线性稳压器。



图2。电流检测电阻R8和晶体管Q2的增加提供了电流限制。

对于像电池充电器这样的应用,预期会出现长时间的短路,可以进行一些改进。第一级保护来自一个简单的限流电路,如图图2. 在该电路中,当R8上的电压超过约0.7V的偏置电压时,Q2 (MMBT3906)导通,Q1的基极驱动电流通过Q2的集电极分流。如果Q2在0.7V打开,那么这个电路将限制在212mA。这种近似有两个限制。首先,Q2开始在0.5V开启,其次,电压环仍然是活跃的。即使Q2开始导通,当输出电压低于调节设定点时,电压环将提供更多的基极驱动电流。R9在限流期间将Q2基极电流限制在约400µA。在室温下,该电路的测量输出电流限制为200mA,由于Q2的Vbe特性,温度系数为-700 μ a /°C(-0.47%/°C)。图1还显示了降噪电容器C3。该电容可减小由线性回路放大的开关噪声。在图2中,R7与C12一起提供了与C3相同的功能,并取代了图1中的C2。



图3。图2中电路的输出电压与输出电流的关系。

图3限流电路的性能如图2所示。该图显示了200mA时的硬电流限制,此时输出电压开始快速下降。虽然图2中的电路提供限流功能,但短路后输出通元(200mA * 15.8V)仍有3.16W的耗散。这是因为通过元件Q1具有完整的15.8V输入。与图1中的电路相比,这是一个很大的改进。

在电路中可以进一步降低短电流功耗图4. 该电路实现了一个反向电流限制,其中电流限制也是通电路上电压降Q1的函数。当Q1上的电压超过5.6V时,D5开始导通Q2的基极,从而关断Q1。图5显示该电路的性能,其中电流随输出电压降低而下降。实际上,当输出电压为0V时,输出电流仅为20mA。一个额外的好处是,即使输出电压为负,折叠式电路也会继续工作。这将被证明有效的一个应用是电池充电器,电池可以反向连接。



图4。增加了反向电流限制。齐纳二极管(D5)将通流元件Q1上的压降限制在5.6V。这有助于减少短路时Q1上的功耗。



图5。折叠式限流电路的性能如图4所示。注意,输出电压越低,输出电流越小;这限制了Q1的功耗为1.2瓦。

使用折叠式限流的实际应用电路是如图所示的双凝胶电池/铅酸电池充电器图6. 在这里,MAX1864作为恒压充电器工作,这很有吸引力,因为它在电池电压低时为快速充电提供高电流,当电池完全充电到13.6V时没有电流。

线路输入电压的大变化可能需要充电器升压和/或降压。这种需求通常可以通过SEPIC拓扑来满足。MAX1864通过使用抽头电感产生3.3V稳压电压解决了这个问题。然后抽头电感/变压器(T1)在图6步进电压到15.8V。这允许电路从8V到25V的输入产生13.6V的输出。虽然这种电路具有降压变换器的外观,但它最好被建模为半桥电路。为了解释这一点,在开关周期的开始,N1A导通并通过T1给C8充电。假设C8在N1A关断、N1B导通时占空调节为3.3V,则T1的6个绕组各有3.3V。通过注意T1上点的极性,T1-7将有5倍3.3V,或16.5V。整流后,C9看到15.8V。

MAX1864具有成本效益,因为它使用低成本的PNP晶体管作为调节元件。此外,输出电压可以使用电阻和内部1.24V基准独立设置。通过使用抽头电感,良好的效率加上低成本使MAX1864成为许多多输出电源应用的理想选择。

MAX1864具有两个线性增益块,可以精确调节和降低升压输出电压的噪声。图6所示的可选双二极管(D7, D8)提供反漏电保护,防止充电器关闭时电池放电。虽然由于D7二极管的降有一些调节误差,但在1mA时,误差很小,因为D7- a和D7- b在同一个芯片上并且具有相同的正向电流,因此它们具有非常相似的压降特性。

虽然抽头电感确实使MAX1864的设计复杂化,但它为许多多输出电源应用提供了经济高效的解决方案。尽管线性通路稳压器是有损耗的,但由于抽头电感可以调节这些电路的原始电压,因此晶体管的损耗可以最小化。

这种电路的一个缺点是分立晶体管参数的变化。在数据表中,Beta和Vbe下降通常有很大的差异,因此设计可以在一定程度上依赖于这些参数。对于必须保证电路及其元件在生产寿命内的限流性能的设计,必须小心使用最小beta值和最坏情况Vbe值。图5中的图表显示了图6电路在三种不同晶体管组下的限流性能,并显示它在器件之间的跟踪非常好。

MAX1864是一种多功能集成电路,可以提供经济高效的多输出转换器。除了MAX1864的特性外,MAX1865还具有额外的正增益和负增益块,提供产生五倍输出电源的能力。该MAX1964和MAX1965增加了电源测序和跟踪。MAX8513和MAX8514也可以受益于本说明中介绍的限流技术。MAX1865, MAX1965和MAX8514都具有负输出稳压器,尽管在本说明中没有介绍,但PNP晶体管可以用等效的NPN晶体管代替,以促进相同的限流功能。这些多输出电源对工程师来说具有更大的价值,在需要时可以实现限流和折叠式电路。



图6。MAX1864形成双电池充电器,具有宽输入电压范围。

物料清单
8V至25V输入,13.6V 150mA输出

指定数量描述
C21Cap 68pF 50V陶瓷NPO 0603, Panasonic (ECJ-1VC1H680J)
1Cap 100pF 200V陶瓷NPO 0805, Panasonic (ECJ-2YC2D101J)
C3, C162Cap 2.2nF 50V陶瓷X7R 0603,松下(ECJ-1VB1H222K)
C1110nF 50V陶瓷X7R 0603,松下(ECJ-1VB1H103K)
C12 C13222nF 50V陶瓷X7R 0603,松下(ECJ-1VB1H223K)
C51Cap 0.1uF 16V X7R陶瓷0603,Taiyo Yuden (EMK107BJ104MA)
C41Cap 4.7uF 6.3V陶瓷X5R 0805 Taiyo Yuden (JMK212BJ475MG)
C71电容10uF 25V陶瓷X5R 1210Taiyo Yuden (TMK325BJ106MM)
C10 c11 c153.电容47uF 25V电解,三洋(25MV47HC)
制备过程1电容150uF 25V电解,三洋(25MV150AX)
C61330uF电解25V,三洋(25MV390WX)
C81Cap 820uF 6.3V电解,三洋(6.3MV820EXR)
D11二极管30V 0.1A肖特基SOT-23,中央Semi (CMPSH-3)
D21二极管200V 1A SMB,中央半挂件(CMR1U-02)
D31二极管30V 3A肖特基SMA,日本(EC31QS30L)
D5, D62二极管5.6V齐纳SOT-23,中央半挂(BZX84C5V6)
D7, D82二极管180V, 0.2A,双低漏,SOT-23,中央半挂件(CMPD3003A)
D41二极管18V Zener SOT-23, Central Semi (CMPZ5248B MPX)
N1A, N1B1NFET Dual 0.023欧姆 30V SO-8, Fairchild (FDS6990A)
Q1,第四季度2晶体管40V PNP D-PAK, Fairchild (KSH30)
Q2、Q32晶体管40V PNP SOT-23,通用半导体(MMBT3906)
R8、R142电阻器3.3欧姆 1% 1210Panasonic (ERJ14NF3R3V)
R5, R62电阻器10欧姆 5% 0805
一下R211电阻器330欧姆 5% 1210Panasonic (ERJ14YJ331V)
R3 r9 r15 r164电阻器511欧姆 1% 0805
R7, R172电阻1.2k欧姆 5% 1206
R10, R182电阻器7.5k欧姆 1% 0805
R12, R202电阻器1.0k欧姆 1% 0805
R11, R192电阻器10.0k欧姆 1% 0805
R41电阻器100k欧姆 5% 0805
R11电阻器130k欧姆 1% 0805
T11变压器,11.3uH 1:1:1:1:1:1线圈(VP4-0140)
U11IC x DSL/电缆调制解调器三输出电源16 QSOP, Maxim (MAX1864TEEE)


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