【应用】虹茂半导体低功耗单通道运算放大器LM321可用于电源过流检测电路，压摆率可达0.4V/μs

时间： 2023-04-28 来源：世强

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应用背景

电源电路作为电路方案的核心模块之一，主要为电路中的主控单元，传感单元，按键输入单元，显示单元，驱动单元等提供电流，一般而言，对于一般的消费电子而言，一般采用一个电源模块为其他电路模块进行供电，也就是一对多的模式，当某个模块发生短路等故障时，很容易导致电源模块无法正常工作，从而导致整个电路失效，这就要求我们需要对供电回路进行过流检测，当发生过流时能迅速检测到故障并采取相应的措施。

应用难点

对于过流检测电路而言，因为输入电压一般不是固定不变的，是在一定范围内变化，这要求过流检测电路需要在比较宽的输入电压范围都能工作。过流检测电路无需检测具体的电流值，所以我们不需要太高的检测精度，关键点在于发生过流故障时，能迅速将过流故障以电信号的形式指示出来，当发生过流故障时能迅速将过流故障转换为过流信号。由于过流检测电路无需检测具体的电流值，功能较为简单，所以整个电路选型需要具有性价比。

解决方案

1.我们选用运放搭建过流检测电路，其工作原理类似于比较器电路，虹茂半导体的低功耗单通道运算放大器 LM321，其工作温度范围可达−40°C到85°C，输入电压范围可达−0.3V到+32V，因此当输入电压在−0.3V到+32V变化时，LM321都能实现需求的过流检测，这使得即使输入电压波动较大，过流检测电路也能稳定工作，可以避免过流检测电路在遭受较大的输入共模电压时无法工作，甚至损坏。

2.闭环放大器输出电压变化的最快速率称为压摆率，LM321压摆率的典型值可达0.4V/μs（V+=15V, RL = 2kΩ,VIN=0.5 to 3V，CL=100pF, Unity Gain），当过流发生时，对于5V的输出指示信号而言，仅需13μs左右即可实现过流故障信号指示。这大大缩小了过流检测电路的故障指示时间，从而可以有效检测过流故障，保护电源。

3.运放的主要误差来源为运放输入失调电压，电源电压引起的失调电压，以及输入电压引起的失调电压，TA=25°C; V+=5V, V−=0V, VO=1.4V时，运放输入失调电压典型值仅为2mV，PSRR典型值可达100dB（RS ≤10kΩ,V+≤ 5V to 30V），CMRR典型值可达85dB（RS ≤ 10kW），折合成输入端的整体失调电压不会超过3mV，对于过流检测电路而言已经足够了。一般而言，运放精度越高，其价格也越高，在满足需求的前提下，设计电路时并不是追求精度越高就越好，适当的精度选择可以让我们的过流检测电路具有更好的性价比。

总结

虹茂半导体的低功耗单运放LM321具有宽输入电压范围，压摆率高，精度适中，可以满足过流检测电路在较大的输入电压范围内稳定工作，快速指示过流故障，以及性价比高的需求，是搭建过流检测电路的不二选择。

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