基于XL7005A的系统带载启动异常剖析(1)

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描述

使用或测试 XL7005A/XL7015 时,在选用电子负载 CC 模式测试的情况下,常遇到无法带载启动的问题,下面我们以 XL7005A 为例来一探究竟。

XL7005A 简介

XL7005A 是一款高压降压恒压产品,输入电压 5~100V,开关电流 0.4A,输出功率 5W 以内,典型应用电路如图 1:

输出电压

XL7005A 工作模式

XL7005A 具有输出短路保护功能,短路保护工作模式是:当系统检测到输出端短路时,输出电压降低,芯片降低工作 频率,但输出电流仍然存在,当短路状态去除后,系统自动恢复正常,为确保全电压范围内,系统输出短路功能正常,特别 是高压输入时,输出短路不会损坏,故将芯片内部限流点限制在较小范围内。系统在带载启动时,不仅要给输出端电容充电, 同时还要给后端负载供电,这要求系统在启动时输入端提供较大的电流值。按图1电路,电感使用47uH,输出电容为100uF, VIN=48V,输出设定 5V,输出接电子负载,CC 模式,电流设置为 0.3A。正常带载启动时波形如图 2,右侧是放大后的 波形(黄色:SW 电压;绿色:输出电压;蓝色:电感电流)。

输出电压

上电时,输出端电压为零,芯片软启动,工作在低频状态(频率约在 26KHz 左右),初始电感电流峰值为 2A 左右, 之后峰值电流约 1.5A(此电流已经触发到芯片内部的限流点),且输出端电压不断提高,经过几毫秒之后,当输出端电压 提升至设定值的 60%左右时,芯片工作频率恢复至 150KHz,由于频率提高,电感提供的能量增大,输出电压迅速提高至 5V。

在上述电路参数不更改情况下,将电子负载 CC 模式由 0.3A 提升至 0.4A 时,系统便会出现无法正常带载启动现象, 波形见图 3。在系统带载 0.4A 启动时,芯片起初也是低频工作,电感电流值为最大状态,但是由于负载端汲取的电流由之 前的 0.3A 提高至 0.4A,输出能量较之前增大,而输入端能量基本不变(输入电压,系统电路均未变动),导致输出端电 压始终无法提高至 3V 以上,则芯片一直工作于 26KHz 左右(频率不变,输入能量也不会改变),最终导致输出端电压无 法正常建立。

输出电压

整改方法

1.尽可能避免使用电子负载 CC 模式测试,使用 CC 模式测量时,只要输出端有电压,电子负载便会按照其所设定的电 流值从电源端汲取电流,导致系统在启动时既要给输出电容充电,又要给电子负载供电,二者所需的能量偏大,系统在使用 小感量电感时无法在低频工作时提供如此大的能量,导致输出端电压不能正常建立。

2.减小输出电容,可以更快的给电容充电,减小充电能量,可以给后端负载提供更多的能量。

3.增大电感量,启动时可以较好的抑制电流峰值,避免触发到芯片的限流点,同时感量增大,电感存储的能量增大,可 以给后级负载提供更多的能量,让后端电压快速建立起来。

将图 1 电路中,电感感量更改为 100uH 后,电子负载仍是 CC 模式带载 0.4A,可以正常带载启动,波形见图 4。

输出电压

审核编辑:黄飞

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