【R课堂】 案例2：恒流负载导致的启动故障

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案例2：恒流负载导致的启动故障

内置折返式限流电路的线性稳压器IC，在IC启动前输出端被施加恒流负载时，可能会出现无法启动的问题。

正常负载（电阻、电容）时的启动时序

图1是电流折返特性示例。当IC的输出处于过负载状态、输出电流达到限值时，通过使输出电流限制线性降低的方式来降低输出电压，将IC的功耗保持在限制范围内，从而实现保护。

由于折返式电流限制功能在启动时也起作用，因此IC的启动将遵循其折返特性。首先，我们使用图1和图2来介绍输出负载为正常的电阻或电容时的启动时序。图2为电路的启动波形，其中稳压器输出端连接了100μF的电容器，以及5V时流过500mA的输出（负载）电流的电阻负载。两个图中的（A）～（E）分别表示相同的时间点。

图1. 电流折返特性示例

图2. 启动波形示例

VCC＝12V、VOUT＝5V、COUT＝100μF、IOUT＝500mA

在供给VCC之前的时间点，输出电压和输出电流均为零。IC从被供给VCC的（A）时间点开始启动，输出开始上升。由于输出端连接着100μF的输出电容器，所以输出电流因电容器充电而急剧增加。这种电流被称为“浪涌电流”，如果不加以限制，可能会导致瞬间流过极限大电流。在该示例中，如图所示，电流被限制在300mA左右。

之后，输出电流沿折返曲线呈线性增加，并逐渐对输出电容器进行充电，输出电压也随之沿折返曲线上升，并按照（B）点、（C）点、（D）点推移。

在（D）点，输出电容器的充电基本完成，输出电压达到设定值，输出电流也进入稳定状态。

在（E）点，输出电压充分上升并达到稳定状态，输出电流达到正常负载500mA。

这样，具有折返式限流电路的线性稳压器从零点开始，沿着折返曲线启动。如果负载是电阻或电容，在启动时可能会受到电流限制，但只要有电流提供给输出端，输出电压就一定会上升。

恒流负载的情况

接下来，我们来介绍一下恒流负载的情况。如果在IC启动前对输出施加恒流负载，那么电流会流过IC输出引脚和接地之间的二极管，就会产生正向电压，所以输出引脚电压为-1VF（约-0.7V）。该二极管是IC内置的ESD保护二极管或结构上存在的寄生二极管（图3）。

图3. 如果在启动前被施加了恒流负载，

则在内部二极管中会产生VF，

输出引脚电压变为-1VF。

图4. 启动前施加恒流负载时

例如，假设恒流负载为500mA。图4中的（A）点是IC开始启动的点，如前所述，由于恒流负载，输出电压为负。当IC启动时，输出电流开始流动，但由于输出电压为-0.7V，因此供电电流小于0V时的供电电流，在本例中约为200mA。由于负载是500mA的恒流负载，所以输出电压仅凭200mA的供电电流无法上升，在（B）点处于锁存状态，输出电压无法上升，即发生启动故障。

如果在IC已经完成启动并且输出电压已达到设定电压的状态下连接恒流负载，就可以继续运行。这是因为IC已经处于稳定状态，在本例中则可以充分提供500mA的电流。但是，一旦输出短路（变为0V），就会回到图4中的（A）点，所以会处于前述的在启动前施加恒流负载时发生的状态，同样会出现启动故障。

作为这种故障的对策，可以选用启动时IC能够提供的输出电流值大于恒流负载值的IC。

有奖问答：然而，对于具有折返式限流电路的线性稳压器而言，由于其特性，在     V输出时可以供给的电流值被设置得很小，在很多情况下并不能保证电流值。

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