汽車應用對模塊和元器件的可靠性要求都很高，汽車級的線性穩壓器，為了支持系統達到這樣高可靠性的要求，內部也集成了豐富的診斷和保護功能，下面以英飛凌OPTIREGTM LINEAR產品舉例，詳細介紹這些功能的作用，原理和使用建議。

1.復位功能（RESET）

復位應用電路

a. 輸出欠壓復位

輸出欠壓復位通過檢測輸出電壓Vout，并根據輸出電壓和內部復位閾值電壓Vrt的比較結果，判斷是否產生復位輸出。如果輸出端電壓下降至復位閾值以下，復位輸出低電平，直到輸出電壓恢復到復位閾值以上。如應用電路所示，復位輸出一般連接至的復位引腳。

輸出欠壓復位

b. 復位響應時間

短暫的負電壓尖峰不應觸發輸出欠壓復位。只有當輸出電壓低于復位閾值的時間長于預定義復位響應時間時，才產生欠壓復位。

復位響應時間

c. 上電復位延遲

大部分控制模塊帶有一個單片機并附帶一個時鐘振蕩器。模塊上電時，時鐘振蕩器需要大約1到10ms的時間達到其穩定頻率。如果微控制器在振蕩器達到穩定前開始工作，有可能微控制器不能正確地初始化。上電復位延遲可以起到在振蕩器還沒有完全地達到穩定狀態時阻止單片機開始初始化的作用。

上電復位延遲

d. 如何調節復位時間

模擬式復位時間調節

對英飛凌TLE4xxx系列和TLF4949線性穩壓器而言，上電復位延遲時間trd和復位反應時間trr決定于連接至D引腳的延遲電容CD的大小（見應用電路圖）。

數據手冊中通常給出了使用某特定電容值（例如，100nF）的復位時間。

例如：TLE4291復位時間

當需要的上電復位延遲時間td,PWR,ON不同于使用CD=100nF時規定值時，通過下面公式可計算相應所需的電容:

相應地，通過下面公式計算得出復位延遲時間trr,total：

數字式復位時間調節

英飛凌TLS8xx系列線性穩壓器，通過配置復位時間選擇引腳DT（見應用電路），可在兩個預設定的上電復位延遲時間trd中選擇。

例如：TLS850D0TA復位時間

e.復位輸出RO的上拉電阻

復位輸出RO是一個集電極開路輸出，需要一個接至正電壓（例如，輸出電壓VQ）的上拉電阻。

某些線性穩壓器的RO輸出已在器件內部設置上拉電阻。只有在需要一個更低阻抗的RO輸出時，可以額外在外部連接一個到輸出端Q的上拉電阻。由于RO端允許的灌入電流有最大值限制，因而數據手冊中標明了外部上拉電阻RRO,ext的最小值，選擇外部上拉電阻時必須遵循該最小值的規定。

例如：TLS810D1復位輸出引腳內部和外部上拉電阻

有些穩壓器的RO端沒有內部上拉電阻。對于這些穩壓器必須外接上拉電阻。

數據手冊同樣標定了所需的外部上拉電阻RRO 的最小值。

例如：TLE42754復位輸出引腳外部上拉電阻

2.看門狗

看門狗應用電路

a.為什么需要看門狗功能？

看門狗用于監控單片機，確保單片機處于正常工作狀態。看門狗定時器的作用是監控單片機運行時序；當發生明顯的時序錯誤時，把單片機復位至一個已知的狀態。例如，單片機可能陷入到軟件死循環中并且停止響應其它輸入。當單片機發出的觸發脈沖間隔時間過長時，看門狗能檢測到錯誤，并發送一個復位信號給單片機。

標準看門狗

b.看門狗定時調節

看門狗電路使用內部振蕩器作為時間基準。該時間基準可以通過引腳DT1和DT2調節。

例如：TLS820F0看門狗定時調節

c. 窗式看門狗

在一些關鍵的系統安全性的相關應用中，為滿足系統對安全性更高的要求，穩壓器提供了一種稱作窗式看門狗的高級看門狗功能。窗式看門狗與標準看門狗的運行方式類似，但觸發脈沖必須發生在特定的窗口或者說時間段內。如果觸發脈沖發生在窗口外或者根本沒有發生，窗式看門狗將復位單片機。當單片機發出不應產生的觸發脈沖時，標準看門狗不能判斷該觸發是否有效。而窗式看門狗的窗口要求使其能檢測出這類多余的觸發事件。

窗式看門狗

d. 標準看門狗 VS 窗式看門狗

單片機可能會剛好陷于發送看門狗脈沖的進程中。標準看門狗不能夠檢測到這種潛在的程序錯誤，會把這樣的信號誤認為有效看門狗信號。這種情況下的解決方案是使用窗式看門狗。

使用這種稱作窗式看門狗的高級看門狗功能可進一步降低程序出錯的潛在風險。該功能提高了系統安全性。窗式看門狗不僅監控最小脈沖周期，而且也監控最大脈沖周期。看門狗脈沖必須在特定的窗口，或者說時間段內發生。如果脈沖發生在窗口之外，或是在目標窗口里根本沒有發生的話，窗式看門狗會復位單片機。

3. 熱關斷

英飛凌汽車級線性穩壓器設計可以承受高達150°C的結溫。

在選擇封裝和散熱設計時要保證在任何工作條件下結溫都不超過最大允許值。

為了避免發生故障時損壞器件（例如，輸出持續短路），器件內置熱關斷保護功能。除非數據手冊中另有說明，保護電路會在結溫高于151°C時，典型情況在175°C時，關閉功率級。器件會在溫度冷卻后自動重啟，典型情況下有15°C的遲滯（例如，在175°C時器件被關斷，在160°C時重新啟用）。

大于150°C的溫度高于電壓穩壓器的最大額定值范圍，長期工作在高溫情況下會嚴重縮短器件生命周期。

熱關斷和熱遲滯

4.過壓保護

汽車中的感性負載（例如，電機繞組或電子線束）會產生高電壓驟變。為了在汽車環境中提供足夠的保護功能，例如，拋負載電壓，英飛凌使用能承受高達45V持續電源電壓的晶體管結構。另外，一些芯片提供的保護功能可以抵抗高達65V的拋負載脈沖（例如，TLE4271-2）。

更多詳細信息，請參考數據手冊的“絕對最大額定值”列表

無論脈沖的長短，一旦超過任何一個給定的最大電壓值都有可能給器件造成損害。因此，建議采用限壓二極管提供過壓保護。此外，電壓瞬變可以通過外加輸入端電容來緩沖，以消耗脈沖帶來的全部或部分能量，削弱器件輸入管腳受到的脈沖沖擊。

所有跟隨器和部分穩壓器容許高至VQ=45V的輸出端電壓，從而保護它們免受輸出端對電池短路造成的損壞。

5. 電流限制

在輸出端對地短路或負載過高的情況下，穩壓器被迫傳導非常高的輸出電流。為了保護應用和穩壓器本身使其免受損害，器件有輸出電流限制保護。相應值可參見數據手冊。

電流限制有兩種實現方式：恒定或折返電流限制。英飛凌線性穩壓器采用恒定電流限制以解決折返限制方法產生的“閂鎖”問題：如果故障消失后負載電流剛好在折返曲線經過的任何地方，輸出將永遠無法回復其初始電壓。

在線性穩壓器啟動時，會以最大輸出電流給輸出電容充電。因此，當穩壓器啟動或是輸入電壓上電后輸出電壓達到額定電壓所需時間可按下面的公式計算得出：

電流限制

6.安全工作區

為避免封裝不能承受的過高功率耗散，在輸入電壓高于一定的電壓，穩壓器會降低最大輸出電流（短路電流）。即在輸入電壓非常高的情況下，穩壓器不再能傳輸全部（額定的）輸出電流。

最大輸出電流與輸入電壓關系（TLS850典型曲線圖）

知其然，更能知其所以然，以上便是對汽車級線性穩壓器內置診斷、保護功能的詳細說明，希望能幫助你快速了解并合理使用線性穩壓器，以實現更安全可靠的汽車電源設計。