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电路中的张辽,论电源折返型限流保护

2025年11月7日

於是辽夜募敢从之士,得八百人,椎牛飨将士,明日大战。平旦,辽被甲持戟,先登陷陈,杀数十人,斩二将,大呼自名,冲垒入,至权麾下。权大惊,众不知所为,走登高冢,以长戟自守。辽叱权下战,权不敢动,望见辽所将众少,乃聚围辽数重。辽左右麾围,直前急击,围开,辽将麾下数十人得出,馀众号呼曰:“将军弃我乎!”辽复还突围,拔出馀众。权人马皆披靡,无敢当者。自旦战至日中,吴人夺气,还修守备,众心乃安,诸将咸服。   -  《三国志·魏书·张辽传》

张辽率八百勇士威震逍遥津的事迹中,在自身已突围的情况下,因部下的呼号,二话不说,折返回去救部下。这一刻,男人间的浪漫展露无遗。重读张辽传,仍能感受到这穿越时空、灼热人心的力量。

再反观当下现实,为生存而内卷于实行末位淘汰的冰冷职场,毫无情义可言。如同一群猴子,被关在笼子里等着被吃猴脑。每当屠夫来取食材时,后面的猴子会竭力推搡前面的猴子,前面的猴子声嘶力竭悲惨的叫喊。待前面的猴子被抓走,后面的猴子恢复欢乐的神态,吃喝照旧,彷佛一切都没发生过。

接下来想说说电源的过流保护,其中也有一种折返型的保护,它让我联想到了张辽,北方男人的勇武不屈。

作为工程师,我们必须考虑很多不同的场景,以确保各种条件下电路都能正常工作。但也要考虑无法正常工作时,至少产品别坏,别对人身造成安全事故。对于电源来说,最常考虑的就是“负载电流超过电源的额定电流,会发生什么情况”,自然而然地,接下来便会涉及到过流保护的设计了。

熔断型过流保护

很好理解,小时候家里的电器不工作,通常都是保险丝烧了,换个保险丝即可。这种过流保护方案最传统、最简单、也最彻底,但在弱电电路设计中不经常采用。

因为是靠产生热量而熔断,需要较大的电流,电流值不精准。其二,熔断速度较慢,不能很好地保护半导体器件。此外,其一次性熔断的方式也会带来维修更换工作。

当然业界也有自恢复保险丝,在此不深入讨论。

恒流限制型保护

如果你搞过充电,你一定知道CC充电,即恒流充电。而恒流,换个角度看,也有限流的意思。恒流限制型保护在现代电源中非常常见。

实现方法是:采集输出电流,并在达到电流限制时,不再维持输出电压稳定,而是降低输出电压,由此保持电流为限制值,此时的输出电压其实是电流限制值乘以负载阻抗。

这种方案实施起来相对简单,在过流期间,输出电流被钳位在I_limit,故障消除后,电路通常能自动恢复正常工作。

由于是电子式的,响应速度非常快(微秒级),保护及时。

但缺点是,仍可能会对路径中的器件造成压力,根据公式P = V × I_limit,器件可能会发热而损坏。因此恒流限制型保护通常搭配以热保护或其他二级保护,不孤军深入。

折返型限流保护

而折返限流是对恒流限流的一种改进,旨在解决短路时功耗过大、发热的问题。

当检测到过流且输出电压开始下降时(例如由于短路),限流阈值(I_limit)会随着输出电压的降低而自动降低。其特性曲线看起来像一个“折返”,故得名。

因电流和电压都很低,可显著降低短路功耗,器件上的发热大大降低,提高了系统的热可靠性,通常应用在对热管理要求高的电源电路中。

以某家集成了折返型保护的LDO为例,datasheet会有两个参数:

  • current limit,在输出电压没有跌落到一定程度时,把输出电流限制为一个固定值。
  • short current limit,短路时,检测到输出电压很低,芯片的保护电流降低。

短路实测波形如下所示:

总结

当然还有一种广泛应用的打嗝型保护还没讲,是一种“尝试-失败-休息-再尝试”的循环策略,可以下次再讲。

真希望生命不处在猴王主导的闹剧,而是处于英雄辈出的舞台。

标签: 恒流限制 折返限流 过流保护
最后更新:2026年1月6日


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夜枭

夜枭,暗夜里的精灵,雅典娜在凡间的使者,不瞩目于明亮的日光,在意的是万物的启迪。

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