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普通的5V电源电路，如何设计它的限流功能？
发布日期：2024-11-09 07:24     点击次数：65

工程师在开发电路项目时，经常会遇到一些电源电路设计的需求，比如在智能家居的新风系统项目中，由于

PM2.5传感器的工作电源为5.0V单片机的工作电源为5.0VWIFI射频模块的工作电源为5.0V电机驱动芯片的工作电源为5.0V

所以在设计电源电路时，工程师一般会选择将输入的直流DC12V或者DC24V转换成5.0V，用以提供其他电路系统的工作电源。

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图1：电路系统

对于将不同输入电压转换成5.0V输出的电路，工程师都很容易设计出相应的方案与详细原理图。具体的方案可以参考：（1）如果在不考虑功耗的条件下，工程师可以选择78M05电源芯片实现；（2）如果需要实现输出电压可调的功能，工程师可以选择LM2734电源芯片实现；（3）如果需要带有使能（Enable）的功能，工程师也可以选择ME2108电源芯片机实现。虽然这些78M05、LM2734以及ME2108型号的电源芯片设计方案，都能满足5.0V的电压输出要求，但却有一个功能无法提供，即无法控制电源的输出电流大小，以达到限流的效果。什么叫做设定电源的输出电流大小？或者什么叫做电源输出电流的限流效果？可以列举案例说明

电路项目案例

78M05电源芯片输出5.0V电压与1.5A电流，同时驱动两个不同的A负载与B负载，其中A负载的消耗电流为0.6A，B负载的消耗电流为0.4A。

显然在此电路应用中，78M05电源芯片的功能可以达到设计要求；但若由于A负载过载过流，消耗的电流大于0.6A，例如达到1.2A；此时A负载与B负载总计消耗的电流1.2A+ 0.4A=1.6A，超过了78M05电源芯片最大的输出电流1.5A，进而影响B负载的正常工作。

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图２：项目案例

此项目案例中，为了使A负载与B负载在工作中互不产生影响，互不干涉，工程师需要在78M05电源芯片输出电路中，引入限流功能，比如：

在78M05电源芯片驱动A负载电路中，引入0.8A的限流功能，使A负载最大的工作消耗电流只能被限流在0.8A；

在78M05电源芯片驱动B负载电路中，引入0.5A的限流功能，使B负载最大的工作消耗电流只能被限流在0.5A。

加入限流功能，即使A负载出现过载过流问题，也不会影响B负载的正常工作；同样即使B负载出现过载过流问题，也不会影响A负载的正常工作；这样就达到了A负载与B负载互不影响、互不干涉的效果， 芯片采购平台增加了电路系统的工作可靠性。那么针对这个电源芯片限流的功能问题，工程师该如何去解决？有没有一个比较成熟的电路方案能达到此要求？答案是肯定的，BL2554限流开关芯片及其应用方案就能很好地解决此类问题

BL2554限流开关芯片基本电路特性

BL2554芯片作为限流开关类型的芯片，主要作用就是可以通过调节外部的电阻阻值大小，设定输出的电流大小；其引脚定义图

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图3：BL2554引脚定义图BL2554引脚定义

Pin 1引脚VOUT：芯片的电压电流输出引脚；Pin 2引脚GND：芯片的参考地引脚；Pin 3引脚ISET：芯片的限流设置功能引脚；Pin 4引脚ON：芯片的使能（Enable）控制引脚；

Pin 5引脚VIN：芯片的电压输入引脚；

其中芯片的输入电压范围为2.5V~5.5V，限制的电流范围为0.15A~1.3A；由于输入VIN与输出VOUT之间损耗电阻阻值大约为250mΩ，因此输入与输出之间的电压几乎相等；输入电压为5.0V，输出电压也为5.0V；输入电压为3.3V，输出电压也为3.3V；请忽略250mΩ电阻两端产生的压降差。

如何设定BL2554限流开关芯片的输出电流

如何设定BL2554限流开关芯片的输出电流大小呢？这是工程师在应用此类方案时最核心关注的问题。

在BL2554芯片的基本电路特性中，限流功能主要是通过设置调节Pin 3引脚ISET的电阻阻值来实现；具体的对应关系

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图４：BL2554应用电路图

R4电阻阻值53K，芯片输出的电流限制在0.5A；R4电阻阻值25K，芯片输出的电流限制在1.0A；R4电阻阻值20K，芯片输出的电流限制在1.3A；R4电阻阻值51K，芯片输出的电流限制在520mA；R4电阻阻值30K，芯片输出的电流限制在873mA；

工程师利用此电阻阻值的变化，就可以调节输出电流的限流大小。

BL2554芯片的项目应用

在了解完BL2554芯片的电路特点之后，工程师就可以解决项目实际开发中存在的问题。还是以78M05电源芯片的项目案例说明：

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图5：BL2554应用系统图

在78M05电源芯片输出端与A负载和B负载之间，加入BL2554限流开关芯片，就可以实现A负载与B负载互不影响、互不干涉的效果。当A负载的工作电流超过BL2554芯片的限流电流873mA，BL2554芯片就会关闭输出，使A负载停止工作，从而达到保护78M05电源芯片的作用，进而达到不会影响B负载的工作效果；B负载工作原理与之类似。

最后的结语

研究BL2554芯片特性，虽然能解决部分的电路设计问题，但与此同时也发现它也存在一些不足之处

BL2554芯片的工作电压，只有2.5V~5.5V，对于其他电压等级如12V或者24V的电路项目，则不适用；

BL2554芯片的限流设定，没有具体的量化计算公式，只是给出部分的电阻阻值与电流对应关系，技术参数资料还有待完善；

BL2554芯片的本质是一个MOS管，工程师也可根据项目的应用需求，使用分立的MOS管搭建属于自己的限流开关电路。



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