用電流檢測和MOSFET提升輸出電流

以前有篇設(shè)計實例描述了一種可編程電流源，使用的是美國國家半導體公司的LM317可調(diào)三端穩(wěn)壓器（參考文獻1）。雖然該電路可以編程設(shè)定輸出電流，但負載電流要流經(jīng)BCD（二-十進制）開關(guān)。不過，你會發(fā)現(xiàn)很難買到能承受25 mA以上電流的BCD開關(guān)，這就限制了電路的輸出電流。使用ZETEX公司簡單的四腳ZXCT1010電池檢測監(jiān)控芯片，可以提升電流，因為電流不再流經(jīng)BCD開關(guān)（圖1）。負載電流在檢測電阻RSENSE上產(chǎn)生一個電壓。R1為100Ω電阻，其上電壓與 RSENSE的相同，它在R1上產(chǎn)生一個輸出電流：IOUT×100=ILOAD× RSENSE，且VOUT= IOUT×ROUT，其中IOUT是輸出電流，ILOAD為負載電流，VOUT是輸出電壓。可以用輸出電壓作為控制電壓來調(diào)節(jié)負載電流。

圖1：使電流通過MOSFET，并用一個電流檢測.作調(diào)節(jié)，就可以繞過BCD開關(guān)，從而增加負載電流。

此電路的一個應(yīng)用可能是便攜設(shè)備中的充電器。此時，電路工作在18V。飛兆半導體公司的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9.2A電流，有連接負載電流的0.27Ω漏源電阻。負載電流反饋中的一只運放對 IRF520進行控制。在此應(yīng)用中，最大輸出電流為1A，檢測電阻為0.1Ω。PCB（印刷電路板）的電阻值也可能在這么小量級，可按35μm厚的銅箔層計算之。BCD開關(guān)為并聯(lián)，連接的電阻可從125Ω~100kΩ，以調(diào)節(jié)運放上負輸入端上的輸出電壓。計算電阻值的方程為：VSENSE=RSENSE×ILOAD，IOUT=RSENSE×ILOAD/100和R0=VREF×100/(RSENSE×ILOAD)。如果檢測電阻選0.1Ω電阻和0.1V的基準電壓值，則方程變?yōu)椋篟0=100/ILOAD。

通過這個方程可以計算出三BCD開關(guān)的四個權(quán)重電阻，從而確定電流何時只流過該電阻。對于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。如果負載電流為1A，則輸出電流只有1 mA，如果負載電流為1 mA，則輸出電流只有1μA。注意IRF520的表面為漏極電勢。