如何用运算放大器构建一个简单的过流保护电路

1、过流保护电路比较器

过流保护电路种类繁多，电路的复杂性取决于保护电路在过流情况下的反应速度。下面这个电路使用很常见的运算放大器构建一个简单的过流保护电路。

该电路将具有可调节的过流阈值，并且还将具有故障时自动重启功能。由于这是一个基于运算放大器的过流保护电路，

1）LM35运算放大器

这里使用了通用运算放大器LM358，作为驱动单元。在下图中，显示了 LM358 的引脚图。

LM358 运算放大器引脚图

2）RF540N mos管

在本项目中，使用了N 沟道 MOSFET IRF540N，如果负载电流大于 500mA，建议使用合适的 MOSFET 散热器。对于下面这个电路，MOSFET 没有使用散热器。下图是 IRF540N 引脚图 的表示。

RF540N mos管

3）LM7809 线性稳压器

为了给运算放大器和电路供电，使用了LM7809 线性稳压器。这是一款具有宽输入电压额定值的 9V 1A 线性稳压器。引脚排列如下图所示：

LM7809 线性稳压器

4）过流保护电路比较器元器件清单

面包板

电源 12V（最低）或根据电压要求

LM358

100uF 25V

IRF540N

散热器（根据应用要求）

50k 装饰锅

1k 电阻，容差为 1%

1Meg 电阻

100k 电阻，容差为 1%。

1ohms电阻，2W（2W最大1.25A负载电流）

面包板电线

5）过流保护电路比较器

一个简单的过流保护电路可以通过使用运算放大器来感应过流来设计，并根据结果，我们可以驱动 Mosfet 断开/连接负载与电源。相同的电路图很简单，如下图所示：

过流保护电路工作

6）过流保护电路比较器工作原理

从电路图中可以看出，MOSFET IRF540N 用于在正常和过载情况下控制负载为 ON 或 OFF 。但在关闭负载之前，必须检测负载电流。这是通过使用分流电阻 R1来完成的，它是一个 2 瓦额定值的 1 欧姆分流电阻，这种测量电流的方法称为分流电阻电流感应。

在 MOSFET 导通状态期间，负载电流通过 MOSFET 的漏极流向源极，最后通过分流电阻流向 GND。根据负载电流，分流电阻产生的电压降可以使用欧姆定律计算。

因此，我们假设，对于 1A 的电流（负载电流）：

分流电阻上的电压降为 1V，因为 V = I x R （V = 1A x 1 Ohm）。

因此，如果将此压降与使用运算放大器的预定义电压进行比较，我们可以检测到过流并改变 MOSFET 的状态以切断负载。

在该电路中，运算放大器 LM358 被配置为比较器。根据原理图，比较器比较两个值。第一个是分流电阻上的压降，另一个是使用可变电阻或电位计 RV1 的预定义电压（参考电压）。RV1 充当分压器。分流电阻上的压降由比较器的反相端检测，并与连接在运算放大器同相端的电压基准进行比较。

因此，如果检测到的电压低于参考电压，比较器将在输出端产生一个接近比较器 VCC 的正电压。但是，如果检测到的电压大于参考电压，比较器将在输出端产生负电源电压（负电源连接到 GND，因此在这种情况下为 0V）。该电压足以打开或关闭 MOSFET。

编辑：黄飞