LDO如何实现输出过载保护？
2023/3/16 11:39:52 点击：
线性稳压源（LDO）在电路中的应用可谓是司空见惯，由于效率低，所以输入输出压差不能过大，输出电流也不能太大，否则就容易过流引起高温烧毁的。那么，LDO是如何实现过流保护的呢？
本文将用一个基本串联调整稳压电源，简单说明一下LDO的电流折回保护原理，从而实现过流保护机制。
如下图所示，这是一种常用的达林顿对管Q1和Q2组成的稳压电源。将输入电压经过调整后，产生负载电压Vout，其中反馈网络R1和R2对输出Vout采样，将反馈量送入误差放大器就，并和基准源Vref比较，从而调整达林顿对管Q1和Q2的开启，使得输出电压稳定：
如果负载短路，就会使得瞬间电流超过BJT的SOA区间，造成BJT的损坏，因此要对这种基本的稳压电源输出端进行保护。
下图是常规采用的短路保护，正常工作的时候Q3是不导通，此时VBE＜0.6V。
假设短路到GND的最大电流是1A，设计Rsc=0.6Ω，Ishort=VBE/Rsc。
只要负载电流超过1A，那么Q3就导通，Q1和Q2就关闭，输出就截止。
这种短路保护电路具有一定使用价值。
在这种电路得到的输出特性曲线，输出电压在短路的时候降低，运放输出低电平，在输出电压从Vo降低到0的过程，输出电流会有一段时间持续Isc，造成在此段时间内，BJT的功耗比较高。
下面讨论另一种过载保护措施——电流折回保护。
这种电路设计的保护电流是Ifb，到输出Vo短路，电压降低的过程。只要触发到输出电流为Ifb的时候，Q3就会导通，运放输出低电平，在Q1和Q2关闭的过程中，输出电压也在慢慢降低，Q3基极电压需要R3和R4分压，那么Q3的基极电压是图中2点处电压减去out电压，输出电压out降低，就会让Q3饱和加深，让Q1和Q2截止的更快。此时就能让流过Rfb的电流从Ifb过渡到降低为Isc，实现输出过载保护的电流折回效果，效果如下图所示。
然而，这种分析仅仅是一种简单的讨论，芯片内部的保护机制会更加严谨。
目前市场大部分LDO都采用这种电流折返保护机制，当输出电压为1.8V时，输出电流的最大值和输出Vout电压有关系。在输出到0.7-1.8V时，此时输出是异常的，LDO的输出电流限制在约为0.6A左右。当输出电压再进一步降低，低于0.7V的时候，电流限制作用更加明显，输出只能输出0.4A。当输出为0时，输出电流只有200mA，起到了输出短路的时候，保护LDO的要求；即使输出长期处于短路的状态，LDO内部的主要发热器件，BJT也不会因为高温而烧毁。
本文将用一个基本串联调整稳压电源，简单说明一下LDO的电流折回保护原理，从而实现过流保护机制。
如下图所示，这是一种常用的达林顿对管Q1和Q2组成的稳压电源。将输入电压经过调整后，产生负载电压Vout，其中反馈网络R1和R2对输出Vout采样，将反馈量送入误差放大器就，并和基准源Vref比较，从而调整达林顿对管Q1和Q2的开启，使得输出电压稳定：
Vout=Vref*（1+R2/R1）
如果负载短路，就会使得瞬间电流超过BJT的SOA区间，造成BJT的损坏，因此要对这种基本的稳压电源输出端进行保护。
下图是常规采用的短路保护，正常工作的时候Q3是不导通，此时VBE＜0.6V。
假设短路到GND的最大电流是1A，设计Rsc=0.6Ω，Ishort=VBE/Rsc。
只要负载电流超过1A，那么Q3就导通，Q1和Q2就关闭，输出就截止。
这种短路保护电路具有一定使用价值。
在这种电路得到的输出特性曲线，输出电压在短路的时候降低，运放输出低电平，在输出电压从Vo降低到0的过程，输出电流会有一段时间持续Isc，造成在此段时间内，BJT的功耗比较高。
下面讨论另一种过载保护措施——电流折回保护。
这种电路设计的保护电流是Ifb，到输出Vo短路，电压降低的过程。只要触发到输出电流为Ifb的时候，Q3就会导通，运放输出低电平，在Q1和Q2关闭的过程中，输出电压也在慢慢降低，Q3基极电压需要R3和R4分压，那么Q3的基极电压是图中2点处电压减去out电压，输出电压out降低，就会让Q3饱和加深，让Q1和Q2截止的更快。此时就能让流过Rfb的电流从Ifb过渡到降低为Isc，实现输出过载保护的电流折回效果，效果如下图所示。
然而，这种分析仅仅是一种简单的讨论，芯片内部的保护机制会更加严谨。
目前市场大部分LDO都采用这种电流折返保护机制，当输出电压为1.8V时，输出电流的最大值和输出Vout电压有关系。在输出到0.7-1.8V时，此时输出是异常的，LDO的输出电流限制在约为0.6A左右。当输出电压再进一步降低，低于0.7V的时候，电流限制作用更加明显，输出只能输出0.4A。当输出为0时，输出电流只有200mA，起到了输出短路的时候，保护LDO的要求；即使输出长期处于短路的状态，LDO内部的主要发热器件，BJT也不会因为高温而烧毁。
好了，以上就是今天分享的所有内容了.
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