允许USB旁路大电容的限流器 - 通信/网络 - 电子工程师俱乐

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作者：Daniel Morris  来源：Group IV技术公司  日期：2009-10-31

　　USB（通用串行总线）规格要求，一个连接的USB设备对主机或集线器给出一个与44Ω并联的不大于10μF的负载，它包含了通过器件稳压器的所有可见旁路电容。这个限制可避免当浪涌电流为电容充电时，设备上有过高的压降。有时候，总线供电的设备需要10μF以上的旁路电容，为电流尖峰提供充足的存储空间。本设计实例中的电路IC1采用Linear Technology公司的LTC6102精密电流检测放大器，用于将浪涌电流限制在所设定最大值以下，使设备能够在必要时使用更大的电容。

　　LTC6102通常用于将一只电流检测电阻上的电压转换为输出电阻上更大的对地电压。该器件有一个低偏压的放大器，可以采用低阻值的检测电阻。在一般的电路结构中，输出电流流过板上的FET，FET的源极连接到一个与放大器输入端分隔开的强制端，以减少走线与管脚电阻之间的问题。


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2009-11-4 16:29:05 上传
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图1，该电路在连接时和配置后限制了USB设备的电流。

　　该电路将LTC6102的输出端接地，采用板上的FET作为一个源跟随器，驱动一只外接限流FET的栅极（图1）。LTC6102的反馈回路保持与放大器正、负输入端（分别是IC1的Pin8和Pin1）相等的电压。电阻分压器将放大器IC1 Pin8正输入端设在5V USB电压轨下约2mV。在设备连接开始时，Q1是关断的，放大器IC1 Pin1负输入端高于正输入端，使放大器的输出为低。当放大器输出低时，板上FET跟随将Q1的栅极推低，使其导通。Q1中的电流增加，直到检测电阻R1 上的压降与电阻R2的压降相匹配时为止。

　　电阻R3与电容C2用于补偿反馈回路的振荡，以及减缓Q1的导通，防止当设备接入总线时的初始电流尖峰。电容C3旁路IC1上的一个稳压器。电阻R7满足通过IC1上FET的最大1mA允许电流。当栅极电压足够低，不超过IC1 Pin7至Pin2的4V正电压输入范围时，Q1导通。

　　该电路对USB主机并不表现为大的电容负载C1，而是等于 R1(R2+R4)/R4=49.8Ω的一个电阻负载，小于最大44Ω的要求。C1充电后，电路继续将低功耗USB设备的功耗限制在最大100mA以下。一旦配置完成，设备就可以将电流极限提升到大功率设备的500mA最大值，方法是导通FET Q2，使R5与R4并联，增加检测电阻R1上的电压。