Los LDO regulan su voltaje de salida para garantizar un funcionamiento estable bajo demandas de corriente de carga variables. Sin embargo, cuando la corriente de carga excede el rango de diseño, como en un cortocircuito o una sobrecarga, el exceso de corriente puede causar sobrecalentamiento o incluso daños en el chip. Para solucionar esto, se han desarrollado mecanismos de protección contra sobrecorriente que limitan la corriente de salida y protegen tanto al LDO como a su carga. Los LDO suelen tener dos mecanismos de protección contra sobrecorriente: limitación de corriente de pared y desconexión por sobrecorriente.
1. Limitación de corriente de pared de ladrillo
Como su nombre indica, la limitación de corriente de pared es un mecanismo de corte "duro". Cuando la corriente de salida supera el límite de corriente preestablecido, I_LIMIT,
El LDO limita rápidamente la corriente de salida a I_LIMIT. Debido a la alta corriente de carga, la temperatura del LDO aumenta gradualmente. Una vez que se activa la temperatura de protección del LDO, la salida del LDO se desactiva inmediatamente. La curva de voltaje-corriente de salida se asemeja a un "muro de ladrillos" que impide un mayor aumento de la corriente. Por ejemplo, la hoja de datos del TPS7A16 indica su umbral de límite de corriente de "muro de ladrillos" en 105 mA (típico).
Como se puede observar en la curva de voltaje de salida-corriente de carga de la figura anterior, cuando la corriente de carga supera I_LIMIT y activa la protección de temperatura del LDO, el voltaje de salida cae bruscamente. Este mecanismo se implementa típicamente mediante un circuito interno de detección de corriente combinado con un circuito de protección de temperatura. La estructura interna del LDO incluye un espejo de corriente para detectar la corriente. Cuando la corriente detectada supera la corriente de referencia establecida, se activa el límite de corriente, la temperatura del LDO aumenta y, al alcanzar la temperatura de protección, el transistor de potencia se desactiva, cortando la salida.
Esto indica que la limitación de corriente de tipo pared de ladrillo es más segura durante sobrecargas breves. Se caracteriza por tolerar sobrecargas breves, pero si la sobrecarga persiste, la acumulación de calor provocará un apagado térmico.
2. Límite de corriente de retroceso
La limitación de corriente de retorno es muy similar a la limitación estándar de límite superior. Sin embargo, su objetivo principal es limitar la disipación total de potencia. Esto significa que, a medida que VOUT disminuye y VIN se mantiene estable, el límite de corriente de salida se reduce linealmente para mantener el transistor de salida dentro de un límite seguro de disipación de potencia. Dispositivos como el TLV717P incorporan y se benefician de la limitación de corriente de retorno, ya que se encuentran principalmente encapsulados ultracompactos con mayor resistencia térmica. El comportamiento del límite de corriente de salida del TLV717P se muestra en la Figura 3. Como se puede observar, dado que VIN se especifica en VOUT + 0,5 V, la disipación de potencia máxima admisible a 25 °C es de 150 mW. Una vez superado el límite de corriente y VOUT comienza a disminuir (suponiendo que RLOAD es constante), tanto IOUT como la disipación de potencia disminuyen. Esto añade una ligera complejidad a los dispositivos no óhmicos que consumen una corriente constante y puede activar un estado de enclavamiento donde el dispositivo alimentado continúa reduciendo VOUT y el LDO continúa reduciendo IOUT.
3. Apagado por sobrecorriente
A diferencia de la limitación de corriente de pared y la limitación de corriente de retorno, la protección de apagado por sobrecorriente utiliza un mecanismo interno de apagado rápido. La estructura interna del LDO incorpora un espejo de corriente para detectar la corriente y un comparador para lograr un apagado rápido de la salida por sobrecorriente. Cuando la corriente de salida del LDO alcanza el nivel de protección contra sobrecorriente, el LDO se apaga inmediatamente. Por lo tanto, la protección por umbral de corriente es más rápida que la limitación de corriente de pared y la limitación de corriente de retorno. Si la salida del LDO se carga con una carga capacitiva elevada, experimentará una corriente de entrada elevada, lo que podría activar el mecanismo de apagado por sobrecorriente del LDO e impedir su arranque correcto. En esta situación, no se debe seleccionar un LDO con apagado por sobrecorriente.
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