允許USB旁路大電容的限流器

　USB（通用串行總線）規(guī)格要求，一個(gè)連接的USB設(shè)備對(duì)主機(jī)或集線器給出一個(gè)與44Ω并聯(lián)的不大于10μF的負(fù)載，它包含了通過器件穩(wěn)壓器的所有可見旁路電容。這個(gè)限制可避免當(dāng)浪涌電流為電容充電時(shí)，設(shè)備上有過高的壓降。有時(shí)候，總線供電的設(shè)備需要10μF以上的旁路電容，為電流尖峰提供充足的存儲(chǔ)空間。本設(shè)計(jì)實(shí)例中的電路IC1采用Linear Technology公司的LTC6102精密電流檢測(cè)放大器，用于將浪涌電流限制在所設(shè)定最大值以下，使設(shè)備能夠在必要時(shí)使用更大的電容。

　　LTC6102通常用于將一只電流檢測(cè)電阻上的電壓轉(zhuǎn)換為輸出電阻上更大的對(duì)地電壓。該器件有一個(gè)低偏壓的放大器，可以采用低阻值的檢測(cè)電阻。在一般的電路結(jié)構(gòu)中，輸出電流流過板上的FET，F(xiàn)ET的源極連接到一個(gè)與放大器輸入端分隔開的強(qiáng)制端，以減少走線與管腳電阻之間的問題。

 
圖1，該電路在連接時(shí)和配置后限制了USB設(shè)備的電流。

　　該電路將LTC6102的輸出端接地，采用板上的FET作為一個(gè)源跟隨器，驅(qū)動(dòng)一只外接限流FET的柵極（圖1）。LTC6102的反饋回路保持與放大器正、負(fù)輸入端（分別是IC1的Pin8和Pin1）相等的電壓。電阻分壓器將放大器IC1 Pin8正輸入端設(shè)在5V USB電壓軌下約2mV。在設(shè)備連接開始時(shí)，Q1是關(guān)斷的，放大器IC1 Pin1負(fù)輸入端高于正輸入端，使放大器的輸出為低。當(dāng)放大器輸出低時(shí)，板上FET跟隨將Q1的柵極推低，使其導(dǎo)通。Q1中的電流增加，直到檢測(cè)電阻R1 上的壓降與電阻R2的壓降相匹配時(shí)為止。

　　電阻R3與電容C2用于補(bǔ)償反饋回路的振蕩，以及減緩Q1的導(dǎo)通，防止當(dāng)設(shè)備接入總線時(shí)的初始電流尖峰。電容C3旁路IC1上的一個(gè)穩(wěn)壓器。電阻R7滿足通過IC1上FET的最大1mA允許電流。當(dāng)柵極電壓足夠低，不超過IC1 Pin7至Pin2的4V正電壓輸入范圍時(shí)，Q1導(dǎo)通。

　　該電路對(duì)USB主機(jī)并不表現(xiàn)為大的電容負(fù)載C1，而是等于 R1(R2+R4)/R4=49.8Ω的一個(gè)電阻負(fù)載，小于最大44Ω的要求。C1充電后，電路繼續(xù)將低功耗USB設(shè)備的功耗限制在最大100mA以下。一旦配置完成，設(shè)備就可以將電流極限提升到大功率設(shè)備的500mA最大值，方法是導(dǎo)通FET Q2，使R5與R4并聯(lián)，增加檢測(cè)電阻R1上的電壓。