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?1、前言

在一些外部條件和情況下，LDO 可能會(huì)出現(xiàn)意外的高流耗。如果此高電流傳輸?shù)狡渌还╇姷碾娮酉到y(tǒng)，會(huì)對(duì)大多數(shù)電子系統(tǒng)以及主機(jī)電源管理電路造成損害。選擇具有電流限制和內(nèi)部短路保護(hù)的 LDO，將有助于防止產(chǎn)生這種不良影響，并在設(shè)計(jì)整體電源管理模塊時(shí)提供額外保護(hù)。

2、什么是電流限制功能，該功能如何運(yùn)作？

LDO 中的電流限制定義為，建立所施加電流的上限。與恒流源不同，LDO 按需輸出電流，同時(shí)還會(huì)控制調(diào)節(jié)的總功率。電流限制通過(guò)用于控制 LDO 內(nèi)輸出級(jí)晶體管的內(nèi)部電路實(shí)現(xiàn)；見(jiàn)圖 1。這是一種典型的 LDO 限流電路，由于達(dá)到限值后該電路會(huì)突然停止輸出電流，通常被稱為“磚墻”電流限制。此內(nèi)部電路中，LDO 測(cè)量反饋的輸出電壓，同時(shí)測(cè)量輸出電流相對(duì)于內(nèi)部基準(zhǔn) (IREF) 的縮放鏡像。

圖 1：LDO 內(nèi)部限流結(jié)構(gòu)

3、磚墻電流限制

在磚墻電流限制中，已定義電流上限，LDO 會(huì)逐漸增大供應(yīng)電流，直至達(dá)到電流限制。一旦超過(guò)電流限制，輸出電壓不再進(jìn)行調(diào)節(jié)，并由負(fù)載電路的電阻 (RLOAD) 和輸出電流限制 (ILIMIT) 確定（公式 1）：

公式 1：VOUT = ILIMIT × RLOAD

只要結(jié)溫處于可接受的范圍 (TJ < 125°C) 內(nèi)時(shí)，熱阻 (θJA) 允許正常的功耗，傳輸晶體管就繼續(xù)此操作并耗散功率。當(dāng) VOUT 過(guò)低且達(dá)到溫度上限時(shí)，熱關(guān)斷功能將斷開(kāi)器件，保護(hù)器件免受永久性損害。器件溫度降低后，它將重新接通，并且可以繼續(xù)進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)節(jié)。這在可能出現(xiàn)短路的情況下尤為重要，因?yàn)?LDO 會(huì)繼續(xù)將 VOUT 調(diào)節(jié)至 0V。例如，TI 的 TPS7A16 可以在寬電壓范圍內(nèi)限制高電流輸出。圖 2 所示為 30V 輸入條件下限流功能的行為示例?？梢钥闯?，一旦超過(guò)電流限制，LDO 繼續(xù)以限值輸出電流，但不再將 VOUT 調(diào)節(jié)至 3.3V。一旦超過(guò) 105mA 的熱限制，將啟動(dòng)熱關(guān)斷功能。該限流功能有助于對(duì)鎳鎘和鎳氫單單元電池充電，因?yàn)檫@兩種電池都需要恒定的電流供應(yīng)。電池電壓在電池充電時(shí)會(huì)發(fā)生變化，TPS7A16 等 LDO 有助于將恒定電流保持在限值 (I)。

圖 2：TPS7A16 磚墻電流限制（30VIN、3.3VOUT、VSON，25°C）

4、折返電流限制

折返電流限制與標(biāo)準(zhǔn)上限限制非常相似。但折返電流限制的主要目的是限制總功耗，即在 VOUT 降低且 VIN 保持穩(wěn)定的同時(shí)，線性降低輸出電流限制，將輸出晶體管保持在安全功耗限制范圍內(nèi)。TLV717P 等器件具有折返電流限制功能，并從中受益，因?yàn)榇祟惼骷饕捎脽嶙韪叩某⌒头庋b。TLV717P 輸出電流限制的行為如圖 3 所示。從圖中可以看出，由于將 VIN 指定為 VOUT + 0.5V，25°C 時(shí)允許的最大功耗為 150mW。超過(guò)電流限制且 VOUT 開(kāi)始降低后（假設(shè) RLOAD 恒定），IOUT 和功耗均降低。這會(huì)稍稍增加消耗恒定電流的非歐姆器件的復(fù)雜性，并會(huì)觸發(fā)鎖定狀態(tài)，在該狀態(tài)下，用電器件會(huì)繼續(xù)降低 VOUT，而 LDO 會(huì)繼續(xù)降低 IOUT。

圖 3：TLV717P 輸出電流與 VOUT 的關(guān)系

只要可能存在短路或過(guò)載等有害條件，務(wù)必要防止將這種不良影響傳遞給其他敏感的電子系統(tǒng)。受保護(hù)的 LDO 可以提供許多功能，有助于增強(qiáng)任何設(shè)計(jì)的可靠性。

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