LDO的重要特性Brick-Wall Current Limiting有什么用？

Part 01

前言

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

Part 02

機制1：磚墻限流

磚墻限流如其名，是一種“硬性”截止機制。當輸出電流超過預設(shè)限流值 I_LIMIT時，LDO迅速將輸出輸出電流限制在I_LIMIT，由于負載電流比較大，之后LDO溫度逐漸上升，等到觸發(fā)LDO保護溫度后，LDO輸出會立馬關(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-負載電流曲線可知，當負載電流超過I_LIMIT，并觸發(fā)LDO溫度保護后，輸出電壓急劇下降。這種機制通常通過內(nèi)部電流檢測電路+溫度保護電路實現(xiàn)。LDO的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含一個電流鏡檢測電流，當檢測到的電流超過設(shè)定的參考電流時，限流觸發(fā)，LDO溫度上升，到達保護溫度點，關(guān)閉功率晶體管，切斷輸出。

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

Part 03

機制2：過流關(guān)斷

與磚墻限流不同，過流關(guān)斷保護內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用快速關(guān)斷。LDO的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含一個電流鏡檢測電流和比較器實現(xiàn)過流快速關(guān)斷輸出，當LDO輸出電流達到過流保護電流時，LDO會直接關(guān)斷輸出，所以相比磚墻限流，電流閾值保護的保護速度更快。對于LDO輸出后級負載有大的容性負載時，LDO輸出瞬間就會有較大的inrush電流，可能會觸發(fā)LDO的過流關(guān)斷，從而LDO無法正常啟動，這種情況下就需要選磚墻限流機制的LDO更合適了。

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