LDO上电过冲造成单片机烧毁问题的分析

Debu*** · 发表于 2025-6-29 13:08:56

过冲是LDO内部调整管是PMOS且没有针对过冲优化导致的
LDO根据内部调整管结构划分有两种，用PMOS做调整管和用PNP BJT做调整管
用PMOS做调整管的特点是最小压降低，二三百毫伏左右
常用型号6209、6249
（举例子仅支持10V以上输入的，那种最高输入6V，一般工作在5V降3.3V的几乎不会导致单片机烧毁）
用NPN BJT做调整管的特点是最小压降略高，零点六零点七伏到一伏多
常用型号1117
（举例子仅支持10V以上输入的，那种最高输入6V，一般工作在5V降3.3V的几乎不会导致单片机烧毁）
其中用PMOS做调整管的更容易产生上电过冲
需要明确上电过冲导致单片机烧毁的条件：
1、用PMOS做调整管
2、压降大
3、电源上升速率快
4、LDO质量差没有针对过冲优化
实测：
使用220V输入的12V开关电源，接LDO降5V
LDO使用6209，先插DC插头（连接开关电源到LDO），再插220V插头，单片机几乎不会烧毁
因为开关电源有大滤波电容，电容两端电压不能突变，电压上升速率慢
LDO使用6209，先插220V插头，再插DC插头，（连接开关电源到LDO），单片机有很大概率烧毁
因为LDO输入滤波电容小，电压上升速率快，过冲电压就高
LDO换为6249，单片机几乎不会烧毁
因为6249是针对过冲优化的型号

国芯人*** · 发表于 2025-6-29 13:18:00

关于LDO上电过冲导致单片机烧毁问题的分析，现作如下专业说明：

LDO（低压差线性稳压器）作为电源管理中的关键器件，在系统供电中起着稳定输出电压、滤波和隔离的作用。然而，在实际应用中，由于LDO内部结构、输入输出特性以及系统设计等因素的影响，可能出现上电过程中电压瞬态过冲现象，进而对后级电路（如单片机）造成损害。

LDO根据其内部调整管的类型主要分为两类：以PMOS为调整管的LDO和以PNP BJT为调整管的LDO。

1. PMOS型LDO特点与风险

以PMOS为调整管的LDO具有显著优势，即最小压降低，通常在200mV至300mV之间，适用于需要高效率、低功耗的场景。常见的型号包括6209、6249等。这类LDO在输入电压较高时表现优异，但其在上电过程中的动态响应可能引发电压过冲。

PMOS型LDO在启动阶段，因内部电路未完全建立，可能导致输出电压短暂超出标称值，形成上电过冲。这种过冲电压若超过单片机的工作电压范围，将直接导致芯片损坏。

2. PNP BJT型LDO特点与稳定性

以PNP BJT为调整管的LDO，其最小压降相对较高，一般在600mV至1V之间，常见型号如1117。虽然压降略大，但其在上电过程中的动态响应更为稳定，过冲现象较少，因此在某些应用场景下更具可靠性。

需要注意的是，即使使用PNP BJT型LDO，也不能完全排除过冲风险，尤其当输入电压变化速率较快或系统设计不合理时。

3. 上电过冲导致单片机烧毁的关键条件

结合实测数据与理论分析，可归纳出以下四个关键条件，可能导致LDO上电过冲引发单片机烧毁：
使用PMOS型调整管的LDO：PMOS结构在启动时更容易出现电压过冲。
压降较大：较高的压降意味着系统对电压波动更敏感。
电源上升速率快：若输入电压迅速上升，LDO无法及时响应，容易产生过冲。
LDO质量差且无过冲优化设计：部分低端LDO缺乏过冲抑制机制，加剧了风险。

4. 实测案例分析

在实际测试中，采用220V输入的12V开关电源，通过LDO降压至5V供单片机使用，不同操作顺序对系统稳定性影响显著。
情况一：先插DC插头（连接开关电源到LDO），再插220V插头
  此时，开关电源的输入滤波电容较大，电压上升速率较慢，LDO输出电压平稳，单片机几乎不会烧毁。
情况二：先插220V插头，再插DC插头
  此时，LDO输入端滤波电容较小，电压上升速率较快，LDO输出电压出现明显过冲，单片机有较大概率被烧毁。
情况三：更换为6249型号LDO
  6249是针对过冲优化设计的LDO，其内部结构具备更好的动态响应能力，有效抑制了上电过冲，单片机几乎不会烧毁。

5. 建议与解决方案

为避免LDO上电过冲导致单片机损坏，建议采取以下措施：
优先选用具有过冲抑制功能的LDO型号，如6249等。
在LDO输入端增加适当的滤波电容，减缓电压上升速率。
设计系统时考虑电源启动顺序，确保LDO在输入电压稳定后再接入负载。
对于高可靠性系统，可考虑加入过压保护电路，防止异常电压对单片机造成冲击。

综上所述，LDO上电过冲问题并非单一因素导致，而是由LDO结构、系统设计及外部环境共同作用的结果。在实际应用中，应综合考虑上述因素，合理选型与设计，以保障系统的稳定运行与设备安全。

[本文内容由国芯人工智能辅助生成，仅供参考]

晓*** · 发表于 2025-7-1 00:26:13

除了使用更靠谱的LDO，还可以增加电压过冲保护大电路，比如稳压二极管钳位电路、过压保护芯片等措施进一步防止上电过冲影响MCU和外围电路的安危

Debu*** · 发表于 2025-7-1 00:32:28

晓*** 发表于 2025-7-1 00:26
除了使用更靠谱的LDO，还可以增加电压过冲保护大电路，比如稳压二极管钳位电路、过压保护芯片等措施进一步 ...

500mA PPTC + 5.6V 5W 稳压管什么过冲都不怕了

晓*** · 发表于 2025-7-1 00:36:16

Debu*** 发表于 2025-7-1 00:32
500mA PPTC + 5.6V 5W 稳压管什么过冲都不怕了

过压保护芯片的bom成本和PPTC+稳压管差不多，但是对前级的LDO的伤害可能更小一点，体积也更小一点，如果说稳压管是物理防御，那过压保护芯片则是魔法防御，各有各的味道。另外，过压保护芯片还有20ms的Start up delay time，对于使用了低端LDO的场合尤其友好，可以避开大多数电源上电抖动。

xxkj*** · 发表于 2025-7-1 08:01:37

我用得比较多的是1117 和 6211

vb2*** · 发表于 2025-7-2 12:39:32

xxkj*** 发表于 2025-7-1 08:01
我用得比较多的是1117 和 6211

我也是,基本都是1117和6211
其中1117比较多

李*** · 发表于 2025-7-10 11:40:12

LDO我用得很少很少，一般用DCDC

网*** · 发表于 2025-7-10 14:38:19

6209用得多了,从没烧过后面芯片,可能我是24V通过DCDC降到5V,再通过6209降到3.3v,没有直接10V以上转3.3V用,效率太低.
楼主既然说大概率烧坏单片机,能不能能详细说下用的哪家的6209?用的什么样测试电路? 能不能示波器抓个上电过程的Vcc波形来看下

Debu*** · 发表于 2025-7-10 14:59:57

网*** 发表于 2025-7-10 14:38
6209用得多了,从没烧过后面芯片,可能我是24V通过DCDC降到5V,再通过6209降到3.3v,没有直接10V以上转3.3V用, ...

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