LM317 芯片推荐电路中保护二极管工作原理
LM317 芯片推荐电路中保护二极管工作原理
总结：
- 芯片需要保护的本质原因：芯片输入端或输出端对地短路，芯片外围电路电容会对芯片进行放电，放电电流损坏芯片；
- 保护二极管的本质作用：二极管为电容提供低阻抗放电路径；
1. LM317 芯片推荐电路
Datasheet中对保护二极管 D1 和 D2 的解释（英译中）：
- 当集成电路稳压器 外接电容器 时，有时需增设保护二极管以防电容器通过低电流点向稳压器放电。
- 图8 展示了带有保护二极管的稳压器电路，该设计针对输出电压超过25V或大电容值（C3 > 25μF，C2 > 10μF）的应用场景推荐使用。二极管D1可在输入短路时阻止C3通过 LM317 放电；二极管D1与D2的组合则能在输入或输出短路时防止C2通过LM317 放电。
2. 保护二极管功能详解
2.1 二极管 D1 功能
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正常工作情况（无短路）:
C3的作用：输出端通常会接一个滤波电容（C3，例如10μF），用于稳定输出电压并抑制瞬态波动。
D1的状态：正常工作时，输入电压（Vin）高于输出电压（Vout），D1处于反向偏置（截止状态），对电路无影响。 -
输入短路时的问题:
当输入突然短路（例如Vin意外接地），会发生以下情况：
LM317的潜在风险：输出电容C3存储的电荷会试图通过LM317内部放电（路径：C3正极 → LM317输出引脚 → LM317内部电路 → Vin短路到地）。
放电电流的危害：这种反向放电电流可能超过LM317内部晶体管的承受能力，导致器件损坏。 -
D1如何保护电路
D1的导通：当Vin短路时，D1的阴极（接Vin）电压突然降至0V，而阳极（接Vout）因C3的残留电压暂时保持较高电位。此时D1从反向偏置变为正向偏置，瞬间导通。
提供替代放电路径：C3的放电电流会优先通过D1（低阻抗路径）直接流向Vin（短路点），而非通过LM317内部。这避免了IC受到大电流冲击。
放电路径如下图：
2.2 二极管 D2功能
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D2的典型连接方式
位置：D2的阳极接调整端（ADJ），阴极接输出端（Vout）。
正常状态：当电路正常工作时，D2处于反向偏置（截止状态），对电路无影响。 -
D2的保护场景 1
场景1：输出端突然短路（Vout瞬间接地）
问题：当输出端短路（Vout=0V）时，输出电容（C3）和调整端电容（Cadj，如果有）会通过LM317内部放电。调整端（ADJ）的电压可能暂时高于Vout（因为Cadj的电荷无法瞬间释放），导致内部电路承受反向电压。
D2的作用：
D2因Vout突然降低而正向导通，为调整端电容（Cadj）提供一条低阻抗放电路径（路径：ADJ → D2 → Vout短路点），避免电流流经LM317内部脆弱电路（如基准电压源）。
放电路径如下图：
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D2的保护场景 2
场景2：输入端突然短路（Vin瞬间接地）
问题：当输入电压（Vin）突然短路到地，输出端电容（C2）可能通过ADJ引脚和内部电路放电。
D2的作用：
D2导通，输出端电容（C2）通过 D2 和 D1，在 Vin 处放电。
如下图：
3. 总结
D1：保护输入短路时输出电容C3的反向放电。
D2：保护输入短路和输出短路时调整端电容C2的反向放电。
两者共同确保LM317在异常工况下的安全性。
4. 参考资料
- LM317 Datasheet：https://www.st.com/resource/en/datasheet/lm317m.pdf
- 二极管功能详解来自 Deepseek