如何让过流保护能否简单而精确，同时最大限度地降低成本

在设计任何系统时，我们通常必须设计电源以满足我们的要求。一种非常流行的解决方案是采用开关模式电源（或 SMPS），因为它们的效率非常高。然而，在保持低成本的同时设计 SMPS 非常具有挑战性，更不用说通过开关稳压器产生不稳定环路的风险了。在任何电力系统中，总是存在输出短路的风险。在这种情况下，有必要保护系统不因电流增加而损坏。

虽然我们可以使用多个电路来保护系统免受损坏，但我们也可以使用几个电阻器、一个传输晶体管和一个电压基准来解决这个问题。这个整体解决方案非常具有成本效益，并且需要的板上空间最小。

图 1 中的电路显示了一个电流限制器，其中一个检测电阻器与传输晶体管串联。ATL431是一种可调节并联稳压器，可反馈到传输晶体管和输入端，控制限流动作。当系统连接输出时，汲取的电流将开始在 R CL电阻器上产生电压。当R CL处的电压达到2.5V 时，将使ATL431导通。这反过来又会降低传输晶体管的基极发射极上的电压，从而有效地限制可以汲取的电流。

图 1：电源电流限制器

为了准确选择无源元件，我建议使用ATL431 的最小工作条件和我们想要的最大电流。最佳做法是使用低于电源绝对最大条件的电流。对于此示例，让我们使用 50mA 作为最大值（等式 1）：

我们可以使用这些条件来计算 R1 并为我们的传输晶体管获得适当的 β。我们将使用 7V 作为输入电压，因为我们需要足够的开销来提供输出电压，而 100 作为我们的 β。我们还假设该系统的输出需要为 3V（等式 2）：

由于ATL431是该电流限制器的主要反馈，而且该器件的 I KMIN为 35µA，因此我们会受益于具有非常低的 R CL值。这限制了电阻器中消耗的功率，并有助于放宽对传输晶体管的 β 要求。另外，电压基准的最大精度为 0.5%，这意味着允许的最大 I OUT波动仅为 0.246mA。

ATL43xLI器件是3端子可调节并联稳压器，在适用的汽车级、商用级和军用级温度范围内均可满足规定的热稳定性。可以通过两个外部电阻器将输出电压设置为介于V-ref（约为2.5V）和36V之间的任意值。这些器件具有0.3Ω的输出阻抗典型值。有源输出电路可提供非常急剧的导通特性，从而使这些器件在许多应用中成为齐纳二极管的出色 替代品，这些应用包括板载稳压、可调节电源和开关电源。这款器件是TL431LI和TL432LI的引脚对引脚替代品，且最低工作电流更低，有助于降低系统功耗。ATL432LI器件具有与ATL431LI器件完全相同的功能和电气特性，但是具有不同的DBZ封装引脚排布。ATL431LI器件具有A和B两个等级，25°C下的初始容差分别为1%和0.5%。此外，低输出温漂可确保在整个温度范围内保持出色的稳定性。ATL43xLIxQ器件的额定工作温度范围是–40°C至+125°C。

结论

在获得高精度功能的同时，使用减少的组件数量实现过流保护非常简单。通过采用 TI 的极低电流可编程电压基准ATL431，我们可以确保降低过流裕度，从而使我们的系统具有极高的精度。该电路不仅可用于短路保护，还可用于限制电池功耗。