Part 01  前言

LDO在設(shè)計(jì)電源時(shí)很常用，說到電源，就必然要考慮的一個(gè)問題就是過流保護(hù)，過流保護(hù)是LDO電路設(shè)計(jì)中繞不過的“硬核”問題。LDO通過調(diào)節(jié)輸出電壓，確保負(fù)載在不同電流需求下穩(wěn)定工作。但當(dāng)負(fù)載電流超出設(shè)計(jì)范圍，如短路或過載，過大的電流可能導(dǎo)致芯片過熱甚至損壞。為此，過流保護(hù)機(jī)制應(yīng)運(yùn)而生，旨在限制輸出電流，保護(hù)LDO及其負(fù)載。LDO有兩種典型的過流保護(hù)機(jī)制：磚墻限流Brick-Wall Current Limiting和過流關(guān)斷保護(hù)。接下來我們深入剖析這兩種機(jī)制，探討如何在電路設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)可靠的過流保護(hù)。

Part 02  機(jī)制1：磚墻限流

磚墻限流如其名，是一種“硬性”截止機(jī)制。當(dāng)輸出電流超過預(yù)設(shè)限流值 I_LIMIT時(shí)，LDO迅速將輸出輸出電流限制在I_LIMIT，由于負(fù)載電流比較大，之后LDO溫度逐漸上升，等到觸發(fā)LDO保護(hù)溫度后，LDO輸出會(huì)立馬關(guān)斷，從輸出電壓-輸出電流曲線來看，這類似一道“磚墻”阻擋電流繼續(xù)增加。比如TPS7A16的數(shù)據(jù)手冊顯示，其磚墻限流閾值在105mA（典型值）。

從上圖的輸出電壓-負(fù)載電流曲線可知，當(dāng)負(fù)載電流超過I_LIMIT，并觸發(fā)LDO溫度保護(hù)后，輸出電壓急劇下降。這種機(jī)制通常通過內(nèi)部電流檢測電路+溫度保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)。LDO的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含一個(gè)電流鏡檢測電流，當(dāng)檢測到的電流超過設(shè)定的參考電流時(shí)，限流觸發(fā)，LDO溫度上升，到達(dá)保護(hù)溫度點(diǎn)，關(guān)閉功率晶體管，切斷輸出。

這表明磚墻限流在短時(shí)過載下較為安全，它的特點(diǎn)是可以容忍短時(shí)過載，但若持續(xù)過載，熱量積累就會(huì)觸發(fā)熱關(guān)斷。

Part 03  機(jī)制2：過流關(guān)斷

與磚墻限流不同，過流關(guān)斷保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用快速關(guān)斷。LDO的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含一個(gè)電流鏡檢測電流和比較器實(shí)現(xiàn)過流快速關(guān)斷輸出，當(dāng)LDO輸出電流達(dá)到過流保護(hù)電流時(shí)，LDO會(huì)直接關(guān)斷輸出，所以相比磚墻限流，電流閾值保護(hù)的保護(hù)速度更快。對(duì)于LDO輸出后級(jí)負(fù)載有大的容性負(fù)載時(shí)，LDO輸出瞬間就會(huì)有較大的inrush電流，可能會(huì)觸發(fā)LDO的過流關(guān)斷，從而LDO無法正常啟動(dòng)，這種情況下就需要選磚墻限流機(jī)制的LDO更合適了。