如何使用 LDO 保护电源
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设计人员经常面临保护电源免受突然短路或持续高电流消耗的挑战，因为负载在许多工业和汽车应用中的行为可能无法预测。低压差 (LDO) 稳压器通常为这些负载供电，但没有内置保护。在这篇文章中，我们将讨论一个有效增加 LDO 稳压器阻抗的概念，从而保护输入免受不可预测的负载条件的影响。
图 1 显示了单通道LP2951的基本内部功能。在右侧，您可以看到依次连接了两个电阻。当该器件连接到 5V 稳压输出时，V TAP直接连接到反馈，而检测直接连接到输出。请注意，这会在输出电压和地之间产生一个分压器，并将降低的电压发送到误差放大器。这个反馈回路使输出保持在 5V。
图 1：LP2951的功能图
使用设备内部的两个电阻器只是配置它的一种方法。通过使用外部分压器，可以选择器件输出范围内的任何电压。数据表中描述了执行此操作的过程，但在输出上保持特定电压很简单。通过使用外部电路，该部分的电流限制可以从出厂设置降低到用户可选择的水平。例如，让我们看看如果电流消耗变得过高，您将如何使用这种技术来降低输出电压。
图 2： LP2951的限流电路
图 2 显示了使用的完整电路。由于输入电流与输出电流相同，因此可以在输入侧放置分流电阻，直接监测输出电流，而不影响输出电压。
在右侧，输入馈入分流电阻，然后直接馈入 V IN引脚。在没有电流流动的情况下，R shunt上的电压为零，PNP 晶体管的 V EB也为零，这意味着晶体管将关闭，没有电流流过 R C。增加的PNP电路对图左侧的分压器没有影响，LP2951正常工作。请参见下面的等式示例。
(1)
一旦一些电流开始流过 R shunt，它将产生电压并最终将打开 PNP 晶体管，因为 V BE > V F并且晶体管将导通。晶体管将迫使额外的电流进入反馈节点，输出也会相应改变。通过确定所需的截止电流 I cutoff并使用等式 1 来计算分流电阻值。
反馈处增加的电压将使LP2951 “认为”它输出的电压超过了所需的电压，并且输出电压会降低。该电路的优点在于分流电阻值选择了输出电流限制。较大的电阻会在较低的电流下产生阈值电压，并且会更快地滚降输出电压。R C的值允许设计人员通过控制添加到节点的电流量来选择输出端的最终滚降值。
满足此比率的任何 R 1和 R 2值都可以工作，但为了降低功耗，10 到 100 kΩ 范围内的值是最好的。选择R 2为10kΩ，R 1很容易计算为30.49kΩ。使用 33kΩ 的标准值不会导致太大的误差 (V OUT = 4.977V)。见公式 2：
(2)
为了强制输出到较低的电压，您需要诱使设备认为输出正在增加，这意味着您需要在反馈节点处强制提高电压。您需要添加的电压量是通过推测输出达到较低电压并计算 5V 时的反馈节点电压与所选较低电压之间的差值来确定的。5V 的反馈电压将为 1.235V（根据定义），较低电压的电压将由公式 3 定义：
(3)
两个电压之间的差异是您必须添加到节点以强制输出到较低电压，或。要将所需电压添加到反馈节点，必须有额外的电流通过该电阻器。公式 4 计算所需的电流量：
(4)
R B的值并不重要，因为在这个电路中通过它的电流很小。我们推荐 10k 的值，但从 1k 到 100k 的任何值都可以接受。
现在已找到所需的集电极电流，您可以计算最终组件值。R C使用基尔霍夫电压定律计算，通过晶体管的基极-发射极结和分流电阻器绘制一个回路。见公式 5：
(5)
您可以假设 I B R B大约为零，因此唯一剩下的未知数是 V EB和 R C。所选晶体管的数据表将包含 V EB，之后您可以轻松计算 R C。
LP2951使设计人员能够通过一个简单的电阻网络来控制其输出。通过正确使用有源元件，您可以将输出连接到输入电流并保护敏感电路。该电路当然不是唯一可用的解决方案，但它是一个任何人都可以测试和使用的简单解决方案。
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