电流电压检测电路及版图(2)

电子科技大学成都学院本科毕业设计论文

第2章 过流过压检测电路分析

2.1 总电路图

过压、过流检测电路是对输入的采样电流、电压信号进行检测。当输入采样电流时，经电阻转换为电压，再经运算放大器放大后与给定的参考电压作比较，如果超过给定的参考电压，则输出一个高电平，反之，则输出一个低电平；当输入采样电压时，经电阻限压、限流后与给定的参考电压作比较，超过给定的参考电压时，则输出一个高电平，反之，则输出一个低电平。图2-1为总电路图：

图2-1 总电路图

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第2章 过流过压检测电路分析

2.2 基本电路

该过压过流检测的基准电路是由整流、稳压、分压电路组成的。如图2-2

图2-2 整流、稳压、分压电路

整流桥的输入端接到10V的交流电上，经全波整流输出一个大约7V的直流电压，在经稳压电路稳压（稳压电路是由稳压管担当，稳压管击穿电压约为6.8V），此时电压值约为6.8V（见图2-3）。稳压之后在通过分压结构对电路工作提供一个稳定的参考电压点。

图2-3 稳压后的电压

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2.3 电流检测电路

电流检测电路（图2-4）是由一个钳位电路、一个放大器和一个比较器组成的，钳位电路是根据所需信号的大小来设定的。

图2-4 电流检测电路

2.3.2 钳位电路

理想的电压源内阻为零，如果在仿真的时候，钳位电路直接接到电压源上，钳位电路就不能正常的工作。在实际应用当中，输入信号的电阻不可能为零。因此在仿真的时候，我们需要在钳位电路端加一个小电阻，此时钳位电路能正常工作了，该点电压变化范围为-0.7V~~0.7V（仿真值为-0.8V~~0.8V）。

图2-5 钳位仿真结果

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第2章 过流过压检测电路分析

2.3.3 偏置电路

偏置电路（图2-6）要达到的最终目的就是为其他电路提供一个稳定的基极电流。在这里，它主要是为运算放大器和比较器提供一个基极偏置电流。

图2-6 偏置电路

工作原理如下：

当电路开启工作时，右边通路导通，则框1中Q230和框2中Q231导通，此时Q230基极电压为737.5mV。Q231为Q237提供基极电位则Q237导通，Q237为Q238提供基极偏置Q238导通，Q238为Q232和Q229提供基极偏置，Q232和Q229导通。在这个过程中，Q232、R32、Q238组成正反馈网络回路，回路中电流不断被放大；随着电流的不断放大，Q232基极和集电极电流增大，从而Q232发射极电流增大，使得电阻R34的压降也随之增大，I4R4增大，则

VBE229?VBE232?VBE231?IR34R34,而R34压降的增大，造成管子Q231的BE结压降的降低，直到Q231管截止。R34压降的升高抑制了正反馈网络电流的增大，使得Q232、Q229的基极电流达到一个稳定的值。当管子Q229的基极电流稳定后，随之的发射极电流也稳定了，框4中的Q227管的集电极电流也趋于一个稳定的值，这个就是要提供给其他电路工作的稳定电流值。

2.4 放大电路（运算放大器）

运算放大器（Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦

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合，通常为差模（差动模式）输入、中间放大、单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。MB358（如图2-7）是由偏置电路，差模输入、中间放大以及输出组成。一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的 输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。运算放大器一般分为四个部分：输入级、中间放大级、输出级、偏置电路，偏置电路在上小节已经作了讲解，在这就不再做重复了。

图2-7 MB358电路

1．输入级

在运放输入中采用了差分对管作为输入，差分输入有以下特点：

⑴优点：对称CE（结构）、强烈抑制共模（对称性、负反馈）、零点漂移。 ⑵缺点：增益小、输入电阻小。

实际设计中是在差分输入的基础上再加了一对PNP管，这对PNP管的作用有以下两点：

⑴阻抗变换 解决差分输入电阻小的缺点，减小输入偏置； ⑵电平位移 输入电压范围加宽

差分输入结构采用了电流镜结构做输出，它能使双端输入转为单端输出。 2.放大级

该放大级采用复合管（达林顿管）放大，复合管之前的PNP管（如框中Q245），它的作用与差分里面加的一对PNP管的作用（阻抗变换、电平位移）相同。

达林顿管是由两只以上管子连接组成的。功能电路中采用复合管的原因： ⑴难找两个特性完全对称的大功率异性管 ⑵要求功放前置级提供很大的驱动电流 ⑶IC中，NPN管与PNP管的不对称性

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