用电流检测和MOSFET提升输出电流

　　以前有篇设计实例描述了一种可编程电流源，使用的是美国国家半导体公司的LM317可调三端稳压器（参考文献1）。虽然该电路可以编程设定输出电流，但负载电流要流经BCD（二-十进制）开关。不过，你会发现很难买到能承受25 mA以上电流的BCD开关，这就限制了电路的输出电流。使用Zetex公司简单的四脚ZXCT1010电池检测监控芯片，可以提升电流，因为电流不再流经BCD开关（图1）。负载电流在检测电阻RSENSE上产生一个电压。R1为100Ω电阻，其上电压与 RSENSE的相同，它在R1上产生一个输出电流：IOUT×100=ILOAD× RSENSE，且VOUT= IOUT×ROUT，其中IOUT是输出电流，ILOAD为负载电流，VOUT是输出电压。可以用输出电压作为控制电压来调节负载电流。

　　图1：使电流通过MOSFET，并用一个电流检测.作调节，就可以绕过BCD开关，从而增加负载电流。

　　此电路的一个应用可能是便携设备中的充电器。此时，电路工作在18V。飞兆半导体公司的IRF520 是一款N沟道的功率MOSFET芯片，它有铝制散热片，能承受高达9.2A电流，有连接负载电流的0.27Ω漏源电阻。负载电流反馈中的一只运放对 IRF520进行控制。在此应用中，输出电流为1A，检测电阻为0.1Ω。PCB（印刷电路板）的电阻值也可能在这么小量级，可按35μm厚的铜箔层计算之。BCD开关为并联，连接的电阻可从125Ω~100kΩ，以调节运放上负输入端上的输出电压。计算电阻值的方程为：VSENSE=RSENSE×ILOAD，IOUT=RSENSE×ILOAD/100和R0=VREF×100/(RSENSE×ILOAD)。如果检测电阻选0.1Ω电阻和0.1V的基准电压值，则方程变为：R0=100/ILOAD。

　　通过这个方程可以计算出三BCD开关的四个权重电阻，从而确定电流何时只流过该电阻。对于800mA、400mA、200mA、100mA、80mA、40mA、20mA、10mA、8mA、 4mA、2mA和1mA的电流，相应电阻为0.125kΩ、0.25kΩ、0.5kΩ、1kΩ、1.25kΩ、2.5kΩ、5kΩ、10kΩ、 12.5kΩ、25kΩ、50kΩ和100kΩ。如果负载电流为1A，则输出电流只有1 mA，如果负载电流为1 mA，则输出电流只有1μA。注意IRF520的表面为漏极电势。

参考文献:

[1]. LM317 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/LM317_999428.html.
[2]. BCD datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/BCD_1225719.html.
[3]. ZXCT1010 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/ZXCT1010_741905.html.
[4]. IRF520  datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/IRF520+_314427.html.
[5]. PCB datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/PCB_1201640.html.