基于负荷阈值可配置的电源保护装置的设计

电源保护装置是电子设备安全运行的关键组件，尤其是在电路测试和生产阶段。本文提出的“基于负荷阈值可配置的电源保护装置的设计”旨在解决在不同电路板测试中，因负载差异而导致的过流保护需求不一致的问题。传统的电源保护方法通常采用固定过流阈值，而本文的设计则引入了可配置的负荷阈值，以适应不同功耗的板卡。 设计的核心在于一种可程控解除过流锁定的机制，允许根据实际负载动态调整保护阈值。这主要通过信号采集、阈值比较和MOS管控制等步骤实现。使用INA168高侧测量电流并联监视器，将待测对象的电流转换为电压信号，然后与设定的阈值电压进行比较。INA168的输出电压与回路电流、采样电阻以及负载电阻有关，通过选择合适的采样电阻和负载电阻可以设定不同的电流检测范围。 阈值电压的可配置性由数模转换器（DAC）实现，文中选择了DAC8554，它是一个4通道的16位SPI接口数模转换器，配以2.5V的参考电压芯片ISL21009BFB825Z。通过MC9S12DT128微控制器控制DAC8554，可以输出可调的阈值电压，覆盖0到2.5V的范围，以满足不同电流保护需求。 电压比较部分采用LM293比较器，当电流采样电压超过设定阈值时，比较器输出高电平，经由反向施密特触发器和光耦，关闭MOS管，从而实施过流保护。此外，设计还包括一个自锁电路，确保在过流事件发生后，MOS管能保持关闭状态，防止瞬时电流波动导致MOS管意外开启。自锁电路通过一个模拟开关J1控制，当过流发生时，通过微控制器的DO信号控制J1保持关闭状态，确保MOS管持续断开。 固件实现部分，主要涉及上位机通信和阈值设置逻辑，通过上位机软件可以设置保护阈值，并监控保护状态。这一设计提高了测试系统的灵活性和安全性，避免了因固定阈值保护导致的误操作和设备损坏，尤其适用于兼容多种待测对象的测试环境。 该设计提供了一种灵活、可配置的电源保护方案，结合了现代集成电路技术和智能控制策略，对于提升电子设备测试和生产过程的安全性和效率具有重要意义。它不仅能够适应不同负载条件，还能通过软件控制实现精细的保护策略，是电源保护技术的一个重要进步。