來源:壹芯微 發布日期
2023-02-24 瀏覽:-線性穩壓源(LDO)在電路中的應用可謂是司空見慣,由于效率低,所以輸入輸出壓差不能過大,輸出電流也不能太大,否則就容易過流引起高溫燒毀的。那么,LDO是如何實現過流保護的呢?
本文將用一個基本串聯調整穩壓電源,簡單說明一下LDO的電流折回保護原理,從而實現過流保護機制。
如下圖所示,這是一種常用的達林頓對管Q1和Q2組成的穩壓電源。將輸入電壓經過調整后,產生負載電壓Vout,其中反饋網絡R1和R2對輸出Vout采樣,將反饋量送入誤差放大器就,并和基準源Vref比較,從而調整達林頓對管Q1和Q2的開啟,使得輸出電壓穩定:
Vout=Vref*(1+R2/R1)
如果負載短路,就會使得瞬間電流超過BJT的SOA區間,造成BJT的損壞,因此要對這種基本的穩壓電源輸出端進行保護。
下圖是常規采用的短路保護,正常工作的時候Q3是不導通,此時VBE<0.6V。
假設短路到GND的最大電流是1A,設計Rsc=0.6Ω,Ishort=VBE/Rsc。
只要負載電流超過1A,那么Q3就導通,Q1和Q2就關閉,輸出就截止。
這種短路保護電路具有一定使用價值。
在這種電路得到的輸出特性曲線,輸出電壓在短路的時候降低,運放輸出低電平,在輸出電壓從Vo降低到0的過程,輸出電流會有一段時間持續Isc,造成在此段時間內,BJT的功耗比較高。
下面討論另一種過載保護措施——電流折回保護。
這種電路設計的保護電流是Ifb,到輸出Vo短路,電壓降低的過程。只要觸發到輸出電流為Ifb的時候,Q3就會導通,運放輸出低電平,在Q1和Q2關閉的過程中,輸出電壓也在慢慢降低,Q3基極電壓需要R3和R4分壓,那么Q3的基極電壓是圖中2點處電壓減去out電壓,輸出電壓out降低,就會讓Q3飽和加深,讓Q1和Q2截止的更快。此時就能讓流過Rfb的電流從Ifb過渡到降低為Isc,實現輸出過載保護的電流折回效果,效果如下圖所示。
然而,這種分析僅僅是一種簡單的討論,芯片內部的保護機制會更加嚴謹。
目前市場大部分LDO都采用這種電流折返保護機制,當輸出電壓為1.8V時,輸出電流的最大值和輸出Vout電壓有關系。在輸出到0.7-1.8V時,此時輸出是異常的,LDO的輸出電流限制在約為0.6A左右。當輸出電壓再進一步降低,低于0.7V的時候,電流限制作用更加明顯,輸出只能輸出0.4A。當輸出為0時,輸出電流只有200mA,起到了輸出短路的時候,保護LDO的要求;即使輸出長期處于短路的狀態,LDO內部的主要發熱器件,BJT也不會因為高溫而燒毀。
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