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为什么有些LDO需要串联或并联一个二极管?在电路里有什么用?

Part 01  前言

我们有时候会在一些电路里看到有些LDO需要串联或并联了一个二极管,这是为什么呢?LDO分为双极型LDO和MOSFET型LDO双极型LDO因内部寄生二极管可能导致损坏,需始终加装保护二极管。MOSFET型LDO因体二极管的存在,反接电流可被部分容忍,但是反接电流过大,一样也不行,所以当输入/输出电压反接时,反向电流可能损坏LDO IC内部结构。为此,反接保护电路设计很重要。接下来我们介绍两种用二极管实现的反接保护电路:反向电流阻止电路和反向电流旁路电路。

Part 02  两种反接保护方案

要想理解反接防护的电路设计,首先要理解反接出现的场景,首先当输入侧电压快速下降:如电源关闭时,输出电容残余电荷可能导致输入/输出电压反接,产生反向电流。考虑LDO内部的MOSFET体二极管导通压降,当反接电压超0.6V时需加保护二极管,当然如果反向电流峰值低于LDO数据手册推荐最大输出电流,或高可靠性要求不高的话也可以不加。

另外就是对板子外部输出的LDO,当输出对更高的电源短路时,那么也需要设计反接保护电路。

    方案1:在LDO输入端串联二极管

    这种方案可以有效防止反向电流影响前级电路,缺点是二极管正向电压通常是0.3-0.7V,叠加LDO压差 ,从而会增加输入/输出电压差需求。假设  VIN= 5V ,VOUT= 3.3V ,VDROPOUT= 0.2V ),若用肖特基二极管 ( VF = 0.4V ,则最小V_IN需:VIN_MIN = VOUT + VDROPOUT + VF = 3.3 + 0.2 + 0.4 = 3.9V 

    二极管可以选肖特基二极管(低VF)、整流二极管(成本低)、开关二极管(小电流≤100mA)。

    所以这种方案适合输入电压余量较大的场景。方案2:反向电流旁路电路在输入与输出间并联二极管,反接时旁路LDO的反接电流。

    这种方案不影响LDO的压差电压,可以保持输出稳定性。但是反向电流可能流入前级。二极管一定要选正向导通电压低的,并且要比LDO体二极管的正向导通电压更低,这样才能保住反接电流是通过外部的二极管流过的。二极管的反向电压选型时不超过绝对最大额定值的80%。比如若二极管VR_MAX= 30V ,则反向电压不能超过24V。二极管正向电流不超过最大额定值的50%。

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