基于XL7005A的系統帶載啟動異常剖析（2）

在電源帶載啟動時，尤其是 BOOST 結構的電源（以下稱 BOOST 調整器），您是否常遇到下面的事情：

BOOST 調整器帶載上電時，前級電源正常開啟，使用熱插拔上電，可以正常啟動，但控制電源 ON/OFF 來上電，卻無法正常工作。

BOOST 調整器帶載上電后，輸入端的電流特別大，同時芯片發熱嚴重。有時過幾秒可以恢復正常，有時卻一直無法正常工作，輸入端、輸出端電壓一直沒有達到設定值。

這些，往往都是 BOOST 調整器啟動時所需要的大電流導致的。我們都知道，電源有一定的電流能力，當所需要的電流大于電源所能提供的電流時，電源將會進入限流狀態（輸出電壓下降）或者進入復位等狀態。下面，我們以 XL6006 為例，看一下 BOOST 調整器啟動時所需要的電流。

XL6006 是一款專門為 LED 設計的大功率升壓恒流驅動器，內置功率 MOS，最大開關電流為 5A，輸入電壓為 5V～ 32V，輸出電壓最高可達 60V，基本應用電路圖如圖 1 所示：

XL6006 啟動波形

使用上面的電路圖，VIN=12V，輸出端接 12 串 1W LED 燈，輸出電壓約為 38V，電流設定值為 0.324A，假設效率為 90%，那么可以估算，穩定后，輸入端電流應約為 38V*0.324A/12V/0.9=1.14A，但此時，如果選擇一個 1.5A 或者 2A 的電源，往往會出現上述的啟動問題（前端電源限流，輸出電壓無法建立）。XL6006 正常啟動時波形見圖 2（電源設定限流點 8A，熱插拔上電，黃色：輸入電壓，綠色：輸入電流，藍色：SW 點電壓，下同）。

上電后，輸入端電流有兩個高峰，分別放大后觀察見圖 3：

圖 3 左側圖顯示輸入端電流高達 30A 以上，但持續時間較短（從開始到最后約 50us），此電流產生的原因是輸入電源給 XL6006 系統的 CIN 與 COUT 電容充電，具體電流有多大，時間有多長，取決于電容的容量，電容的 ESR，線上電阻、電感等參數。

圖 3 右側圖顯示輸入端電流接近 6A，但持續時間較長（右圖從開始到最后約為 1.4ms）。此電流是 BOOST 升壓至需求電壓的過程產生的（從圖中可以看到 SW 點電壓逐漸上升）。在 FB 點電壓未達到穩定工作時的值之前，芯片會以最大的占空比工作，從而導致電流逐漸上升。當輸出電壓達到設定值后，芯片占空比恢復正常，輸入電流逐步下降至正常工作時的電流。

以上兩個過程中，第二個過程是導致啟動問題的主要原因。電源需要較長時間的大電流輸出，如果該電流超出了電源的 電流能力，則很容易出現上述問題，即輸入電源的電壓被拉低，輸入端電流過大，從而導致芯片發熱嚴重，甚至出現電感磁 飽和。

關于熱插拔上電和開關上電

為了說明插拔上電與通控制電源 ON/OFF 來上電的區別，我們同樣將電源設定為 12V，輸出接 12Ω水泥電阻做為負 載，測試水泥電阻兩端的電壓波形，見圖 5。

從圖中可以看到，插拔上電僅需 10us 不到即可完成上電，而開啟電源來上電卻需要 200ms 左右的時間（具體時間還 要看具體的電源）。這也就是控制電源 ON/OFF 來上電容易導致前級電源被拉低的原因。

改善方式

通過添加欠壓保護電路（見圖 6）來限制芯片最低工作電壓，是簡單有效的改善措施；同比典型應用電路，增加穩壓管 DZ1 與電阻 R1，其中 R1 通常取值 10K，DZ1 一般取最小工作電壓的 0.8 倍左右，此處 DZ1 選擇 8.2V 穩壓管。

按照之前的測試條件：VIN=12V，輸出端接 12 串 1W LED 燈，輸出電壓約為 38V，電流設定值為 0.324A。設置電 源限流點為 2A。下面，我們分別對比有無欠壓保護的啟動情況。

圖 7 為插拔上電時的情形。在未加欠壓保護的時候，啟動后，輸入電流逐漸上升，當超過了設置的限流點后，輸入端電 壓被拉低。最終輸入端電壓穩定在 3V 稍多，輸入端電流在 2A（電源設置限流點處），輸出電流只有 100mA 左右，芯片 一直無法正常工作。增加欠壓保護后，電流上升超出設置的限流點后，輸入端電壓被拉低，當電壓被拉低到 9V 左右（穩壓 管的值+EN 腳關斷電壓），XL6006 停止工作，輸入端電流降至 0A，電壓開始上升，當輸入電壓上升到 10V 左右時（穩 壓管的值+EN 腳開啟電壓），芯片再次啟動。此過程可能會重復若干次，最后啟動成功，進入穩定狀態。

圖 8 為控制電源 ON/OFF 來上電時的情行，未加欠壓保護時，上電之后，輸入端電壓逐漸上升至 XL6006 的最低工 作電壓，芯片開始啟動，輸入電流增加，超過限流點后（2A），輸入電壓被拉低，最終電源電壓穩定在 3V~4V 之間，啟動 失敗。增加欠壓保護后，輸入端電壓需要上升到 10V 左右（穩壓管的值+EN 腳開啟電壓），XL6006 才開始啟動，此時啟 動后所需電流要遠小于 3V 時的情形，故可以很容易的啟動成功。

結果 添加欠壓保護電路后，插拔上電與控制電源 ON/OFF 上電，XL6006 均可以電源限流點比較小的情況下帶載啟動。

審核編輯：黃飛