前言LM7805 是硬件面试必考经典三端线性稳压器。原生 LM7805 输出电流有限常规最大 1A 左右当负载需要更大输出电流时就需要外接功率管扩流。 这个电路是7805 外接 PNP 功率管 TIP32C 实现输出扩流同时增加三极管 Q2 采样电阻 Rsc 构成限流保护属于模拟电源面试高频大题面试官很喜欢让手写原理、讲保护逻辑。器件说明U2LM7805固定 5V 线性稳压器Q1TIP32CPNP 功率三极管扩流管Q2NPN 小信号三极管过流检测管Rsc电流采样电阻C1、C2输入、输出电容稳压器补偿电容R2Q2 基极偏置电阻整体电路作用扩流利用 PNP 功率管 TIP32C 分担大部分负载电流突破 LM7805 本身输出电流上限提升整体电源带载能力。过流 / 短路保护采样电阻 Rsc 实时检测输出电流当电流超标Q2 动作拉低 Q1 基极限制最大输出电流保护功率管 Q1 和 LM7805防止短路烧毁。输出电压仍然由 LM7805 决定稳定输出VOUT5V。正常工作原理负载电流不大无过流VIN 输入电压一路送入 LM7805 的输入引脚另一路经过 Rsc 到 PNP 管 Q1TIP32C的发射极。 PNP 管 Q1 的基极接到 LM7805 的输入端发射极电位高于基极Q1 导通。负载小电流电流主要由 LM7805 直接供给。负载大电流大部分负载电流从 VIN → Rsc → Q1 发射极→集电极直接流到输出 VOUT只有小部分电流流入 LM7805 的输入给 7805 芯片自身供电。Q1 相当于并联在 7805 输入输出之间的功率旁路分担大电流实现扩流。 Rsc 上压降很小不足以打开 Q2Q2 处于截止状态保护电路不动作。过流保护原理负载短路 / 过载输出电流 Iout 流过采样电阻 Rsc产生压降\(V_{Rsc}I_{out} \times R_{sc}\)当输出电流超过阈值Rsc 上电压达到 NPN 三极管 Q2 的开启电压约 0.7VQ2 导通。Q2 导通后Q2 的集电极电位被拉低也就是 Q1PNP的基极电位被抬高。PNP 管 Veb Ve - VbVb 升高 → Veb 减小Q1 的基极驱动减弱Q1 的导通程度下降限制流过 Q1 的电流。最终把最大输出电流钳位在\(I_{limit}≈0.7V/R_{sc}\)即使 VOUT 对地短路电流也被限制在设定值不会无限飙升保护 Q1 功率管和 7805 芯片。 限流计算公式\(I_{max}≈\frac{V_{be(Q2)}}{R_{sc}}\frac{0.7V}{R_{sc}}\) 举例Rsc0.7Ω则最大限流≈1ARsc0.35Ω最大限流≈2A。电容 C1、C2 作用C10.33μFLM7805 输入电容抑制输入引线电感带来的自激振荡改善输入瞬态响应。C20.1μF输出电容改善负载瞬态抑制输出高频噪声防止稳压器振荡。面试高频追问面试官最爱问1. 为什么选用 PNP 管 TIP32C 做扩流而不是 NPNTIP32C 是 PNP发射极接 VIN 输入高压侧集电极接到输出 VOUT电流从发射极流向集电极从输入侧旁路大电流到输出这个拓扑最适合 78 系列正电源扩流。 如果用 NPN 扩流一般放在输出低端电路结构不一样。2. R2 是干嘛的R2 是 Q2 的基极下拉电阻。正常工作时Q2 基极电流通过 R2 回到 VIN保证 Q2 可靠截止消除漏电流防止 Q2 误触发。3. 这个保护是恒流限流还是折返限流恒流限流截流型保护。短路后电流维持在设定最大值不会降低。对比折返式限流这个电路结构简单缺点是短路时功率管发热更大。4. 这个电路的输出电压是多少VOUT5V。扩流管只是旁路电流稳压核心仍然是 LM7805稳压值不变。5. 扩流电路有什么缺点线性电源本身效率低压差越大发热越严重恒流保护短路时 Q1 功耗大散热设计要求高输入输出压差必须满足 LM7805 的 dropout 压差要求。
