双三极管限流电路方案解析:实现精准电流控制的创新设计!
电路一点通
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2023-09-18
限流功能的电路,工程师可以开发出很多种类型。比如使用过流保护芯片。其实除了这种方案,我们还可以使用两个三极管,来搭建一个具有类似限流功能的电路,同样也可以达到相同的功能。
两个三极管的限流电路
在这个电路中,Q1和Q2是两个三极管,一个是PNP型,一个是NPN型。就是利用这两个三极管,来实现电路输出的限流功能。它的原理可以简化描述为24V-IN是24V电压的输入端,24V-OUT是24V电压的输出端,也就是说,电路是完成24V电压输出的功能。只是,在这个24V电压输出功能的基础上,额外增加了限流的保护功能。电阻R4是限流电阻,它的阻值直接决定了限流的电流值。对于Q1三极管,如果流过电阻R4两端的电压差,超过了0.7V,显然Q1三极管的发射极和基极之间的PN结就会导通。这个时候,电阻R3的电压就会由原来的0V,变成了24V左右。注意,这里面假设Q1三极管完全导通。电阻R3的电压变为24V了,这个24V电压就会通过电阻R1加载在Q2三极管的基极和发射极之间。很明显,24V的电压是要超过Q2三极管的导通电压0.7V的,所以Q2三极管也会导通。Q2三极管导通,会出现什么结果?如果Q2三极管不导通,截止的时候,DOUT是输出VCC高电平的。但若Q2三极管导通,DOUT就会输出低电平了。DOUT接到单片机,单片机检测到低电平了,就会知道输出的24V电压出现过流了;如果单片机始终检测到时高电平,则表示输出的24V电压在正常工作。这就是两个三极管的限流保护电路方案。还有一个问题,就是限流的电流大小,是如何确定的呢?
限流保护电路芯片哥前面简单提了一下,但还没有说清楚。限流的电流,主要就是靠电阻R4的阻值来确定。我们知道,Q1三极管如果导通了,Q2三极管就会导通,DOUT就会输出一个低电平,就表示电路出现过流了。而Q1三极管的导通,就得靠电阻R4两端的压降差,如果压降差超过了0.7V,也就是Q1三极管发射极与基极之间的导通最小电压值,Q1三极管就会导通。假如电阻R4的阻值为0.7Ω,压降差为0.7V,很容易计算出它的电流就是1A,这个1A就是限流的电流值。假如电阻R4的阻值为0.35Ω,压降差仍为0.7V,它的电流就变为2A了,也就是它的限流电流值为2A。假如工程师想要设计它的限流保护值为100mA,按照同样的计算方法,只需要设置电阻R4的阻值为7Ω就可以了。这就是它的限流电路计算过程。另外一点,Q1三极管在选型的时候,工程师可以选择功率三极管,也可以选择小信号类型的三极管;Q2三极管选型,由于只是信号的处理,选择小信号类型的普通三极管就可以了。
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