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分享一个利用三极管扩大LDO电流的电路

02/19 11:40
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大家好,我是阿轩!在以往的产品设计中,我经常会遇到一种很尴尬的问题。当我选定了一个 LDO 的时候,发现它的额定电流不够我使用,或者是发热非常严重,迫使我不得不重新选择一个更大封装,更大功率的 LDO。有没有办法实现不更换 LDO,同时又能增大稳压器电流的方法呢?答案是:有!其实在之前我讲过的 BMS 系统中就是用过。

【四】 BMS 系统硬件电路图分析

文章中第四章讲到 AFE 芯片 BQ76930 的内部 LDO 电流输出能力仅有 30mA,已经不足以应对外部的单片机工作了,因此我们在外部增加了一个三极管来分担一部分电流,从而增加了整个稳压系统的电流带载能力。接下来,我们来看一下这个电路的简化模式,并简单的分析。

如图所示,我们采用了经典的 LDO 芯片:AMS1117-3.3V 进行稳压电路设计。同时选用一个功率合适的 PNP 三极管并联在 LDO 的输入输出端,这里的功率可以根据具体的负载进行计算和选型。当 3.3V 输出端的负载电流小于电流值 I = 0.7V/R1时,所有的负载电流将通过 AMS1117 来提供。当输出端的负载电流超过 0.7 / R1 时,三极管 T1 将进入导通进入放大区,其集电极和发射机之间将产生一个电流,为后端的负载提供电流输出。可能你会想:输出的 3.3V 会不会发生变化,直接窜到 9V?不会,我们先来看下 LDO 的内部结构:

可以看到,LDO 之所以能够调节输出电压,是因为它通过一个运放来实现对内部的一个 PMOS 进行调节,这里的 PMOS 也工作在放大区,运放的输出将决定 PMOS 的内阻大小,从而控制输出电压的稳定性。我们外加的三极管 T1 其实就相当于并联在了内部的 PMOS 上面,只不过T1 的基极和发射机之间有一个电阻 R1,也就是 T1 的导通状态要根据 R1 上面流过的电流来确定。一旦输出电压升高,运放将调整 PMOS 栅极电压,使得 PMOS 内阻增加,减小电流,R1 的电流减小后,T1 将进入截止状态,输出端的电压也会随之降低。我们将 R1 的电阻设置为 5.1R,进行仿真,三极管 T1 和 1117 的电流情况如下图

从上图的仿真电流曲线可以看出,当负载电流大于 0.7V / 5.1R = 137mA 时,三极管 T1 开始逐渐的提供负载电流,而 AMS1117 的电流则趋于稳定。因此,可以确定AMS1117通过PNP功率三极管进行电流扩容方案可行,通过PNP扩容,的确可以减少对AMS1117的电流压力,在 BMS 系统中,AFE 中的 LDO 也将减少电流压力,进而降低 AFE 芯片的发热。

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