【導(dǎo)讀】很多產(chǎn)品要求輔助直流輸出，為外部器件或子系統(tǒng)提供電源。如果這些子系統(tǒng)是熱連接的，一定要做好輔助輸出免于短路的相關(guān)措施。采用熔絲的方案并不是最佳的，而且內(nèi)部直流電壓軌電壓下降，很有可能影響到主系統(tǒng)。本文將分享一款利用自動(dòng)復(fù)位電路來(lái)保護(hù)輔助輸出的設(shè)計(jì)。
圖解：電路圖
如圖所示的電路，提供了脈沖電流將其限制在非常低的成本。它可以處理輸出的瞬間或持續(xù)短路。輸入范圍的影響僅僅是很小的干擾(glitch)(在數(shù)百微秒內(nèi)的幾百毫伏)。U1是施密特觸發(fā)脈沖反相器(74HC14)，Q2是開(kāi)關(guān)，而RSENSE是電流感應(yīng)電阻。對(duì)該電路而言，VIN=12 V，并且該電路被設(shè)計(jì)成負(fù)載電流最大為0.6A。
在通常條件下(負(fù)載電流小于500mA)Q1關(guān)閉，V1=0 V，V2=0V，C1放電，而V3=5V，Q3、Q2打開(kāi)，并且VOUT=12V。
如果負(fù)載電流上升到大于0.6A，Q1打開(kāi)，V1增大，而C1在很小的時(shí)間常數(shù)(C1×R1)下通過(guò)D1充電。當(dāng)V2增大到大于74HC14的斷路點(diǎn)上限時(shí)，V3下降，并且Q3、Q2關(guān)閉，而負(fù)載電流變?yōu)榱?。然后，Q1關(guān)閉，V1開(kāi)始下降，而C1在較大的時(shí)間常數(shù)(C1×R2)下放電。在較長(zhǎng)的周期(依賴于C1和R2)以后，V2變低，V3的開(kāi)關(guān)變高，而串聯(lián)的開(kāi)關(guān)管(Q2)打開(kāi)。
如果持續(xù)短路，該脈沖開(kāi)關(guān)連續(xù)打開(kāi)和關(guān)閉。對(duì)于高電流的應(yīng)用而言，RSENSE上的功耗成為問(wèn)題。所以，Q1可以用高端電流傳感器來(lái)代替，該傳感器有放大作用(類(lèi)似Zetex的ZXCT1021)，具有適當(dāng)?shù)碾娐犯倪M(jìn)。D2是用于當(dāng)電源被關(guān)閉時(shí)C1放電的保護(hù)二極管。Q2具有足夠的額定電流(4到5A)。設(shè)計(jì)師也可以考慮施密特觸發(fā)器短路點(diǎn)的容差。Q2也可以用P溝道MOSFET來(lái)代替，從而具有更低的正向壓降。對(duì)更高的電壓(例如24V)，MOSFET柵 -源應(yīng)該被保護(hù)：其不可以超過(guò)齊納二極管的擊穿電壓。
當(dāng)輸出被1Ω電阻短路時(shí)，得到的V2是2到3.2V之間的鋸齒波，其上升時(shí)間是500μs，延遲時(shí)間是1s。輸出電流脈沖的幅度大約是1.5A持續(xù) 500μs，而在輸入幅度的干擾是0.2V持續(xù)500μs。C1可以是一個(gè)較低的值(如0.47μF)，以此來(lái)減小短路電流的脈沖寬度。 相關(guān)閱讀：
全方位揭秘移動(dòng)電源內(nèi)部電路保護(hù)設(shè)計(jì)
移動(dòng)電源電路保護(hù)的重要性
智能手機(jī)數(shù)據(jù)線的電路保護(hù)方案
