一文详解线性稳压器IC的引脚保护-电子发烧友网

根据使用条件和环境的不同，需要对线性稳压器IC的引脚进行保护。本文将介绍六种可能的情况及相应的保护电路示例。

线性稳压器IC的引脚保护

如果在IC引脚上施加反向电压或过电压，可能会导致输出电压无法上升，甚至损坏IC。在下列情况可能发生时，建议采取适当的引脚保护措施：

1. 输入输出电压条件反转时→反向电流旁路

2. 输出负载为感性负载时→输出端的反向电压保护

3. 输入极性可能反接时→输入端的反向电压保护

4. 需要热插拔时→热插拔保护措施（输入端的浪涌保护）

5. 不同电源间存在负载时→反向电流旁路

6. 正负电源（双电源）→输出端的反向电压保护

1输入输出电压条件反转时→ 反向电流旁路

在输出电容器容量较大的电路中，如果输入电源关断后输出电容器仍有电荷残留，或输入电源下降速度非常快时，可能会出现输出电压高于输入输出电压的反转状态。在这种情况下，反向电流会通过IC中的寄生元件从输出端流向输入端。由于寄生元件不是为了工作而配置的，因此可能导致元件劣化或损坏。

作为对策，为防止反向电流流经IC内部，需在外部连接反向电流旁路二极管（下图左侧）。然而，当采用输入线路开路进行关断的方式（下图右侧）时，反向电流值仅为IC的偏置电流，数值特别小，不会导致寄生元件劣化或损坏，因此不需要使用旁路二极管。

旁路二极管需要比IC内部的寄生元件更早导通。MOSFET型线性稳压器中，其内部寄生元件的导通电压约为0.6V，因此需要选择正向电压VF低于此值的旁路二极管。

反向额定电压应选择高于所用输入输出电压差的产品（降额80%以下）。正向额定电流应选择大于反向电流值的产品（降额50%以下）。考虑到这些条件，推荐使用整流二极管或肖特基势垒二极管。

但是通常肖特基势垒二极管的反向电流较大，故应选择该值较小的产品。如果反向电流较大，即使通过EN引脚关闭输出，仍会有较多二极管的漏电流（反向电流）从输入端流向输出端，因此需要选择反向电流值较小（大约为1μA以下）的产品。

2输出负载为感性负载时→输出端的反向电压保护

当输出负载为感性负载时，在输出电压关断瞬间，感性负载中蓄积的能量会释放到接地端。IC的输出引脚与GND引脚之间有内部静电防护二极管，大电流流经该二极管时可能会导致IC损坏。为防止这种情况，需在静电防护二极管上并联肖特基势垒二极管（D1）（见下图）。

另外，当IC输出引脚与负载通过较长导线连接时，导线的电感可能成为感性负载。请使用示波器观察波形，查看输出关断时是否产生了瞬态反向电压。

此外，当负载为电机时，电机的反电动势会导致同样的电流流过，因此需要配置二极管。

3输入极性可能反接时→ 输入端的反向电压保护

将电源连接到输入端时，如果不小心将正负极反接，会有大电流流过IC输入引脚和GND引脚之间的静电防护二极管，可能导致IC损坏（见“输入反接时的电流路径”）。防反接的最简单方法是将肖特基势垒二极管或整流二极管与电源串联连接，如以下“防反接措施1”所示。

在正确连接状态下，二极管的正向电压

接下来介绍二极管与电源并联连接的措施(防反接措施2)。由于需要比IC内部的静电防护二极管更早导通，因此需使用VF更低的肖特基势垒二极管。在正确连接状态下，其工作与无二极管时相同。反接时，电源的全部电流会持续流向二极管，产生严重发热，如果输入电源的电流容量很大，会导致损坏。该电路是为了保护电路免受短暂疏忽性反接的影响，或以前端电源已配备过电流保护电路为前提的。

若想在此保护电路中进一步提高安全性，可以如“防反接措施3”所示，在电源上串联保险丝。虽然保险丝需要维护，但它能更可靠地保护电路。

接下来介绍的“防反接措施4”是采用P-ch MOSFET与电源串联连接的方法。MOSFET漏极和源极之间的二极管是体二极管（寄生元件）。在正确连接状态下，P-ch MOSFET导通，此时的电压降为MOSFET的导通电阻与输出电流IO的乘积，它比“防反接措施1”中的二极管引起的电压降更小，因此功率损耗更低。反接时，MOSFET不会导通，因此无电流通过。如果超过MOSFET栅极和源极间（已考虑降额）的额定电压，请如“防反接措施5”所示，在栅极和源极之间通过电阻分压来降低栅极和源极之间的电压。

4. 需要热插拔时 → 热插拔保护措施（输入端的浪涌保护）

在供电侧（输入）电源开启的情况下将线路连接到IC的输入端时，由于线路电感分量与连接插头的金属接触会产生脉冲波形。若该浪涌电压超过IC的绝对最大额定值，可能导致IC损坏。为防止浪涌电压施加到IC的输入引脚，可采用TVS（Transient Voltage Suppressor）二极管（下图D1）来吸收浪涌以实现保护。