LDO的两种典型的过流保护机制

面包板社区 2025-06-25 10:59

Part 01

前言

LDO在设计电源时很常用,说到电源,就必然要考虑的一个问题就是过流保护,过流保护是LDO电路设计中绕不过的“硬核”问题。LDO通过调节输出电压,确保负载在不同电流需求下稳定工作。但当负载电流超出设计范围,如短路或过载,过大的电流可能导致芯片过热甚至损坏。为此,过流保护机制应运而生,旨在限制输出电流,保护LDO及其负载。
LDO有两种典型的过流保护机制:砖墙限流Brick-Wall Current Limiting和过流关断保护。接下来我们深入剖析这两种机制,探讨如何在电路设计中实现可靠的过流保护。

Part 02

机制1:砖墙限流

砖墙限流如其名,是一种“硬性”截止机制。当输出电流超过预设限流值 I_LIMIT时,LDO迅速将输出输出电流限制在I_LIMIT,由于负载电流比较大,之后LDO温度逐渐上升,等到触发LDO保护温度后,LDO输出会立马关断,从输出电压-输出电流曲线来看,这类似一道“砖墙”阻挡电流继续增加。比如TPS7A16的数据手册显示,其砖墙限流阈值在105mA(典型值)。

从上图的输出电压-负载电流曲线可知,当负载电流超过I_LIMIT,并触发LDO温度保护后,输出电压急剧下降。这种机制通常通过内部电流检测电路+温度保护电路实现。LDO的内部结构包含一个电流镜检测电流,当检测到的电流超过设定的参考电流时,限流触发,LDO温度上升,到达保护温度点,关闭功率晶体管,切断输出。

这表明砖墙限流在短时过载下较为安全,它的特点是可以容忍短时过载,但若持续过载,热量积累就会触发热关断。

Part 03

机制2:过流关断

与砖墙限流不同,过流关断保护内部结构采用快速关断。LDO的内部结构包含一个电流镜检测电流和比较器实现过流快速关断输出,当LDO输出电流达到过流保护电流时,LDO会直接关断输出,所以相比砖墙限流,电流阈值保护的保护速度更快。
对于LDO输出后级负载有大的容性负载时,LDO输出瞬间就会有较大的inrush电流,可能会触发LDO的过流关断,从而LDO无法正常启动,这种情况下就需要选砖墙限流机制的LDO更合适了。

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