DC-DC｜應用篇

使用線性穩壓器其電源無法啟動的故障案例 案例4：直通電流導致的啟動故障②

2024.09.25

重點

・當作為負載的電路模組在電源電壓上升時和下降時電流存在顯著差異時，可能會發生啟動故障。

・需要充分評估折返式限流電路的特性和輸出電流（負載）的特性。

案例4：直通電流導致的啟動故障②

這種故障類似於“案例3：直通電流導致的啟動故障①”，多發生於電路模組的電路電流在電源電壓上升時和下降時明顯不同的情況。圖1為電路電流範例。

電源電壓上升時（紅色箭頭）和下降時（藍色箭頭）電路電流不同的範例

圖1.電源電壓上升時（紅色箭頭）和
下降時（藍色箭頭）電路電流不同的範例

為有直通電流的電路模組供電和折返式限流

圖2. 為有直通電流的
電路模組供電和折返式限流

圖2表示將該電路模組與“案例2：恒流負載導致的啟動故障”中提到的內建折返式限流電路的線性穩壓器輸出端相連接時的電壓上升（圖1中的紅色箭頭）情況。由於工作從Ⓐ點開始，然後向Ⓑ點和Ⓒ點移動並正常啟動，所以看起來啟動方面並沒有什麼問題。

下面，我們設想一種情況：當線性穩壓器啟動時，流過突波電流為輸出電容器和電路模組中的多個電容器充電。圖3為設想的電源配置圖。圖4是啟動波形。針對圖1所示的電壓下降時流過很大直通電流的電路模組，我們先來講解一下與不流過這種直通電流的電路模組連接時的情況。

設想的電源配置圖

圖3.設想的電源配置圖

與電壓下降時不流過較大直通電流的電路模組連接時的啟動波形

圖4.與電壓下降時不流過較大直通電流的
電路模組連接時的啟動波形

當線性穩壓器的輸入VIN上升時，輸出VOUT也會隨之上升。當VOUT上升到1.8V時，所連接的電路模組開始工作。當線性穩壓器的VOUT開始上升時，突波電流會流過包括與VOUT相連的輸出電容器在內的多個電容（圖4中的ⓐ點）。這時，線性穩壓器的輸出電流IOUT增加，折返式限流電路工作，因此VOUT會暫時下降到0.6V（圖4中的ⓑ點），但為了能夠在對電容完成充電後供給所需的IOUT，輸出電壓會開始再次上升，並最終達到設定電壓（ⓒ點）。在所連接的電路模組中的電流在圖1所示的電源電壓下降時不增加的情況下，就能像這樣正常啟動。

接下來，我們再來講解一下當與電源電壓下降時電路電流會大幅增加的電路模組相連接時，線性穩壓器的啟動工作。同樣，我們設想需要對包括輸出電容器在內的多個電容器進行充電。圖5是在電流折返曲線上疊加了這種情況下線性穩壓器工作後的曲線圖，圖6是其工作波形。

與電壓下降時流過較大直通電流的電路模組連接時的啟動波形和折返式限流

圖5.與電壓下降時流過較大直通電流的
電路模組連接時的啟動波形和折返式限流

與電壓下降時流過較大直通電流的電路模組連接時的工作波形（不啟動）

圖6.與電壓下降時流過較大直通電流的
電路模組連接時的工作波形
（不啟動）

線性穩壓器從Ⓐ點開始工作，當VOUT達到1.8V時，電路模組開始工作。當線性穩壓器的VOUT開始上升時，突波電流會流過包括與VOUT相連的輸出電容器在內的多個電容器，線性穩壓器的輸出電流IOUT會增加，並且在Ⓑ點開始折返式限流工作。

這會導致VOUT折返至Ⓒ點（約0.6V）。在這個電壓下，電路模組如圖1所示需要大約800mA的電流（Ⓓ點），但折返式限流電路將電流限制在了500mA，所以在Ⓒ點（約0.6V），VOUT無法上升，處於鎖存狀態而無法啟動。

綜上所述，我們需要認識到，如果與線性穩壓器的輸出端相連的電路模組的電路電流特性表現出相對於電源電壓沒有單純地增加，或者上升時和下降時的電流之間存在較大差異，那麼即使在試製時可以正常工作，其實潛在著當折返式限流電路的特性和突波電流值之間未能很好地取得平衡時發生啟動故障的風險。

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