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:
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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