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LDO如何實(shí)現(xiàn)輸出過(guò)載保護(hù)？

2023/3/16 11:39:52??????點(diǎn)擊：
      線性穩(wěn)壓源（LDO）在電路中的應(yīng)用可謂是司空見(jiàn)慣，由于效率低，所以輸入輸出壓差不能過(guò)大，輸出電流也不能太大，否則就容易過(guò)流引起高溫?zé)龤У?。那么，LDO是如何實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)的呢？

    本文將用一個(gè)基本串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電源，簡(jiǎn)單說(shuō)明一下LDO的電流折回保護(hù)原理，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)機(jī)制。

    如下圖所示，這是一種常用的達(dá)林頓對(duì)管Q1和Q2組成的穩(wěn)壓電源。將輸入電壓經(jīng)過(guò)調(diào)整后，產(chǎn)生負(fù)載電壓Vout，其中反饋網(wǎng)絡(luò)R1和R2對(duì)輸出Vout采樣，將反饋量送入誤差放大器就，并和基準(zhǔn)源Vref比較，從而調(diào)整達(dá)林頓對(duì)管Q1和Q2的開(kāi)啟，使得輸出電壓穩(wěn)定：
      Vout=Vref*（1+R2/R1）

   

    如果負(fù)載短路，就會(huì)使得瞬間電流超過(guò)BJT的SOA區(qū)間，造成BJT的損壞，因此要對(duì)這種基本的穩(wěn)壓電源輸出端進(jìn)行保護(hù)。


    下圖是常規(guī)采用的短路保護(hù)，正常工作的時(shí)候Q3是不導(dǎo)通，此時(shí)VBE＜0.6V。


    假設(shè)短路到GND的最大電流是1A，設(shè)計(jì)Rsc=0.6Ω，Ishort=VBE/Rsc。


    只要負(fù)載電流超過(guò)1A，那么Q3就導(dǎo)通，Q1和Q2就關(guān)閉，輸出就截止。


    這種短路保護(hù)電路具有一定使用價(jià)值。


   


    在這種電路得到的輸出特性曲線，輸出電壓在短路的時(shí)候降低，運(yùn)放輸出低電平，在輸出電壓從Vo降低到0的過(guò)程，輸出電流會(huì)有一段時(shí)間持續(xù)Isc，造成在此段時(shí)間內(nèi)，BJT的功耗比較高。

   

    下面討論另一種過(guò)載保護(hù)措施——電流折回保護(hù)。

   


    這種電路設(shè)計(jì)的保護(hù)電流是Ifb，到輸出Vo短路，電壓降低的過(guò)程。只要觸發(fā)到輸出電流為Ifb的時(shí)候，Q3就會(huì)導(dǎo)通，運(yùn)放輸出低電平，在Q1和Q2關(guān)閉的過(guò)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(diǎn)處電壓減去out電壓，輸出電壓out降低，就會(huì)讓Q3飽和加深，讓Q1和Q2截止的更快。此時(shí)就能讓流過(guò)Rfb的電流從Ifb過(guò)渡到降低為Isc，實(shí)現(xiàn)輸出過(guò)載保護(hù)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(jiǎn)單的討論，芯片內(nèi)部的保護(hù)機(jī)制會(huì)更加嚴(yán)謹(jǐn)。

    目前市場(chǎng)大部分LDO都采用這種電流折返保護(hù)機(jī)制，當(dāng)輸出電壓為1.8V時(shí)，輸出電流的最大值和輸出Vout電壓有關(guān)系。在輸出到0.7-1.8V時(shí)，此時(shí)輸出是異常的，LDO的輸出電流限制在約為0.6A左右。當(dāng)輸出電壓再進(jìn)一步降低，低于0.7V的時(shí)候，電流限制作用更加明顯，輸出只能輸出0.4A。當(dāng)輸出為0時(shí)，輸出電流只有200mA，起到了輸出短路的時(shí)候，保護(hù)LDO的要求；即使輸出長(zhǎng)期處于短路的狀態(tài)，LDO內(nèi)部的主要發(fā)熱器件，BJT也不會(huì)因?yàn)楦邷囟鵁龤А?/span>

   

    好了，以上就是今天分享的所有內(nèi)容了.