在設計任何系統(tǒng)時，我們通常必須設計電源以滿足我們的要求。一種非常流行的解決方案是采用開關模式電源（或 SMPS），因為它們的效率非常高。然而，在保持低成本的同時設計 SMPS 非常具有挑戰(zhàn)性，更不用說通過開關穩(wěn)壓器產生不穩(wěn)定環(huán)路的風險了。在任何電力系統(tǒng)中，總是存在輸出短路的風險。在這種情況下，有必要保護系統(tǒng)不因電流增加而損壞。

雖然我們可以使用多個電路來保護系統(tǒng)免受損壞，但我們也可以使用幾個電阻器、一個傳輸晶體管和一個電壓基準來解決這個問題。這個整體解決方案非常具有成本效益，并且需要的板上空間最小。

圖 1 中的電路顯示了一個電流限制器，其中一個檢測電阻器與傳輸晶體管串聯(lián)。ATL431是一種可調節(jié)并聯(lián)穩(wěn)壓器，可反饋到傳輸晶體管和輸入端，控制限流動作。當系統(tǒng)連接輸出時，汲取的電流將開始在 R CL電阻器上產生電壓。當R CL處的電壓達到2.5V 時，將使ATL431導通。這反過來又會降低傳輸晶體管的基極發(fā)射極上的電壓，從而有效地限制可以汲取的電流。

圖 1：電源電流限制器

為了準確選擇無源元件，我建議使用ATL431 的最小工作條件和我們想要的最大電流。最佳做法是使用低于電源絕對最大條件的電流。對于此示例，讓我們使用 50mA 作為最大值（等式 1）：

我們可以使用這些條件來計算 R1 并為我們的傳輸晶體管獲得適當?shù)?/span> β。我們將使用 7V 作為輸入電壓，因為我們需要足夠的開銷來提供輸出電壓，而 100 作為我們的 β。我們還假設該系統(tǒng)的輸出需要為 3V（等式 2）：

由于ATL431是該電流限制器的主要反饋，而且該器件的 I KMIN為 35μA，因此我們會受益于具有非常低的 R CL值。這限制了電阻器中消耗的功率，并有助于放寬對傳輸晶體管的 β 要求。另外，電壓基準的最大精度為 0.5%，這意味著允許的最大 I OUT波動僅為 0.246mA。

ATL43xLI器件是3端子可調節(jié)并聯(lián)穩(wěn)壓器，在適用的汽車級、商用級和軍用級溫度范圍內均可滿足規(guī)定的熱穩(wěn)定性?？梢酝ㄟ^兩個外部電阻器將輸出電壓設置為介于V-ref（約為2.5V）和36V之間的任意值。這些器件具有0.3Ω的輸出阻抗典型值。有源輸出電路可提供非常急劇的導通特性，從而使這些器件在許多應用中成為齊納二極管的出色 替代品，這些應用包括板載穩(wěn)壓、可調節(jié)電源和開關電源。這款器件是TL431LI和TL432LI的引腳對引腳替代品，且最低工作電流更低，有助于降低系統(tǒng)功耗。ATL432LI器件具有與ATL431LI器件完全相同的功能和電氣特性，但是具有不同的DBZ封裝引腳排布。ATL431LI器件具有A和B兩個等級，25°C下的初始容差分別為1%和0.5%。此外，低輸出溫漂可確保在整個溫度范圍內保持出色的穩(wěn)定性。ATL43xLIxQ器件的額定工作溫度范圍是–40°C至+125°C。

結論

在獲得高精度功能的同時，使用減少的組件數(shù)量實現(xiàn)過流保護非常簡單。通過采用 TI 的極低電流可編程電壓基準ATL431，我們可以確保降低過流裕度，從而使我們的系統(tǒng)具有極高的精度。該電路不僅可用于短路保護，還可用于限制電池功耗。