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1、前言

在大多數(shù)低壓降穩(wěn)壓器 (LDO) 中，電流沿特定方向流動(dòng)，電流方向錯(cuò)誤會(huì)產(chǎn)生重大問題！反向電流是指從 VOUT 流向 VIN 而不是從 VIN 流向 VOUT 的電流。這種電流通常會(huì)穿過 LDO 的體二極管，而不會(huì)流過正常的導(dǎo)電通道，有可能引發(fā)長(zhǎng)期可靠性問題甚至?xí)p壞器件。LDO 主要包括三個(gè)組成部分（見圖 1）：帶隙基準(zhǔn)、誤差放大器和導(dǎo)通場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (FET)。在典型應(yīng)用中，導(dǎo)通 FET 與任何標(biāo)準(zhǔn) FET 一樣，在源極和漏極之間傳導(dǎo)電流。用于產(chǎn)生 FET 體的摻雜區(qū)（稱為塊體）與源極相連；這會(huì)減小閾值電壓變化量。

圖 1：LDO 功能方框圖將塊體與源極相連有一個(gè)缺點(diǎn)，即會(huì)在 FET 中形成寄生體二極管，如圖 2 所示。此寄生二極管被稱為體二極管。在這種配置中，當(dāng)輸出超過輸入電壓與寄生二極管的 VFB 之和時(shí)，體二極管將導(dǎo)通。流經(jīng)該二極管的反向電流可能會(huì)使器件溫度升高、出現(xiàn)電遷移或閂鎖效應(yīng)，從而導(dǎo)致器件損壞。在設(shè)計(jì) LDO 時(shí)，務(wù)必要將反向電流以及如何防止出現(xiàn)反向電流納入考量。有四種方法可以防止反向電流：其中兩種在應(yīng)用層實(shí)施，另外兩種在集成電路 (IC) 設(shè)計(jì)過程中實(shí)施。

圖 2：P 溝道金屬氧化物半導(dǎo)體 (PMOS) FET 的截面圖

2、防止反向電流的4種方法

2.1 使用肖特基二極管

如圖 3 所示，在輸出和輸入之間使用肖特基二極管可以在輸出電壓超過輸入電壓時(shí)防止 LDO 中的體二極管導(dǎo)通。您必須使用肖特基二極管，肖特基二極管的正向電壓較低，而傳統(tǒng)二極管的正向電壓與肖特基二極管相比要高得多。在正常工作中，肖特基二極管會(huì)進(jìn)行反向偏置，不會(huì)傳到任何電流。此方法的另一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)是，在輸出和輸入之間放置肖特基二極管后，LDO 的壓降電壓不會(huì)增大。

圖 3：使用肖特基二極管防止出現(xiàn)反向電流

2.2 在 LDO 之前使用二極管

如圖 4 所示，此方法在 LDO 之前使用二極管以防電流流回到電源。這是一種防止出現(xiàn)反向電流的有效方法，但它也會(huì)增大防止 LDO 出現(xiàn)壓降所需的必要輸入電壓。置于 LDO 輸入端的二極管在反向電流條件下會(huì)變?yōu)榉聪蚱脿顟B(tài)，不允許任何電流流過。此方法與下一種方法類似。

圖 4：在 LDO 之前使用二極管以防出現(xiàn)反向電流

2.3 額外增加一個(gè) FET

設(shè)計(jì)有阻止反向電流功能的 LDO 通常會(huì)額外增加一個(gè) FET，以此幫助防止反向電流。如圖 5 所示，兩個(gè) FET 的源級(jí)背靠背放置，以便體二極管面對(duì)面放置。現(xiàn)在，當(dāng)檢測(cè)到反向電流條件時(shí)，其中一個(gè)晶體管將斷開，電流將無法流過背靠背放置的二極管。此方法最大的缺點(diǎn)之一是使用此架構(gòu)時(shí)壓降電壓基本上會(huì)翻倍。為降低壓降電壓，需要增大金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET) 的尺寸，因此將增大解決方案的整體尺寸。應(yīng)用于汽車中的 LDO（如 TI 的 TPS7B7702-Q1）使用此方法防止出現(xiàn)反向電流。

2.4 將 MOSFET 的塊體連接到 GND

此方法是最不常見的反向電流保護(hù)實(shí)施方式，但仍然非常有效，因?yàn)樗∪チ?MOSFET 的體二極管。此方法將 MOSFET 的塊體與 GND 相連（圖 6），而無需連接到源級(jí)，避免形成寄生體二極管。 TI 的 TPS7A37 采用此方法實(shí)施反向電流保護(hù)。它的一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)是將 MOSFET 的塊體連接到 GND 端不會(huì)增大 LDO 的壓降。

圖 5：背靠背放置 FET 來防止出現(xiàn)反向電流

圖 6：將 FET 的塊體連接到 GND

當(dāng)應(yīng)用中需要反向電流保護(hù)時(shí)，請(qǐng)查找能夠提供必要保護(hù)等級(jí)的 LDO 拓?fù)?。如果具有反向電流保護(hù)的 LDO 無法滿足所有系統(tǒng)要求，請(qǐng)考慮使用二極管實(shí)施反向電流保護(hù)。-----

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