13 输出短路保护

绝大多数运放都具有输出短路保护电路。当运放的输出对地短路时，该电路会限制输出电流以保护器件。实际上，输出可能会短接到电源之间的任何电压，而该电路会保护器件免受损坏。将运放输出短接至电源限值之外的电压会导通输出 ESD 结构，如果无保护措施，则放大器会损坏。在输出电压与输出电流间的关系曲线上可以看到短路限值，即在超过该限值时输出电压会突然下降。请注意，短路电流通常设计为具有负温度系数，这样器件就不会进入热失控状态。⁽¹⁾.例如，如果在室温下触发短路限值，则器件会自发热，但电流限值会随着温度升高而降低以达到平衡。图 13-1 显示了短路限值如何随温度的升高而降低。例如，正短路限值在 25°C 时为 67mA，在 85°C 时为 60mA。该图还表明，由于不同类型的晶体管驱动正负输出摆幅，短路限值不一定是对称的，具体取决于放大器的输出电压。例如，25°C 时的正短路限值约为 67mA，而负短路限值为 55mA。

图 13-2 展示了简化的运放输出短路保护。Q1 和 Q4 是经典的双极输出级。晶体管 Q2 和 Q3 以及输出电流检测电阻器 R1 和 R2 构成了短路保护电路。例如，假设输出正在驱动正电压并且对地短路。这样会导致大电流流经 Q1。该电流会在 R1 上形成下降，从而导通 Q2。导通 Q2 会从 Q1 窃取基极电流，从而降低 Q1 的输出。这会通过关断输出驱动晶体管来有效地限制输出电流。如果放大器在驱动负输出时接地，则 Q3 和 Q4 上会出现相同的现象。