線性穩(wěn)壓器IC的軟啟動

在輸入電源導(dǎo)通（啟動）時(shí)，通過在一定時(shí)間內(nèi)逐步提升輸出電壓，可以抑制為輸出電容器充電時(shí)流過的浪涌電流的最大值，這就是采用軟啟動的主要目的。

BDxxIC0系列的軟啟動上升時(shí)間在IC內(nèi)部固定為800μs（typ.），無法從外部調(diào)整上升時(shí)間。如下圖所示，軟啟動時(shí)間TSS的定義是：以EN從Low轉(zhuǎn)為High的導(dǎo)通時(shí)刻為起點(diǎn)，直至輸出電壓達(dá)到規(guī)定值的95%所需的時(shí)間。軟啟動時(shí)間偏差參考值為最小400μs、標(biāo)準(zhǔn)800μs、最大1200μs。軟啟動時(shí)間與輸出電壓無關(guān)。另外，啟動時(shí)間可能會因輸入電源電壓、EN信號的上升時(shí)間以及輸出電容器的容值而有所不同，詳情請參閱“電源導(dǎo)通時(shí)的時(shí)序”一文。

線性穩(wěn)壓器電源導(dǎo)通時(shí)的時(shí)序

對于BDxxIC0系列，VCC和EN的啟動（施加電壓）時(shí)序沒有先后要求，但啟動時(shí)間會因VCC和EN的上升時(shí)間以及輸出電容器的容值而有所不同。下面分別介紹四種條件下的啟動特性。

·按照先VCC后EN的順序?qū)〞r(shí)

·按照先EN后VCC的順序?qū)〞r(shí)

·(V_{CC}、）和EN同時(shí)導(dǎo)通時(shí)

·輸出電容器的容量較大時(shí)

按照先VCC后EN的順序?qū)〞r(shí)

左圖為、VCC上升后，EN快速導(dǎo)通時(shí)的啟動特性。VOUT通過軟啟動功能平緩上升。如“軟啟動”中所述，軟啟動時(shí)間TSS的定義是：以EN從Low轉(zhuǎn)為High的導(dǎo)通時(shí)刻為起點(diǎn)，直至輸出電壓達(dá)到規(guī)定值的95%所需的時(shí)間。

中間圖為EN達(dá)到高電平的時(shí)間短于軟啟動時(shí)間時(shí)的啟動特性。從EN電壓超過閾值的時(shí)刻軟啟動開始工作，輸出電壓按照設(shè)定的軟啟動時(shí)間上升。

最后右圖為EN達(dá)到高電平的時(shí)間長于軟啟動時(shí)間時(shí)的啟動特性。從EN電壓超過閾值的時(shí)刻軟啟動電路開始工作，輸出電壓按照設(shè)定的軟啟動時(shí)間上升。

無論哪種情況，軟啟動都是從EN電壓超過閾值的時(shí)刻開始，基本不受EN電壓達(dá)到高電平的時(shí)間點(diǎn)影響。當(dāng)EN電壓快速變化時(shí)，可以認(rèn)為EN電壓上升到超過閾值直至達(dá)到高電平的時(shí)間非常短。

按照先EN后VCC的順序?qū)〞r(shí)

左圖為EN上升后，VCC快速導(dǎo)通時(shí)的啟動特性。軟啟動電路從VCC上升的時(shí)刻開始工作，輸出電壓按照設(shè)定的軟啟動時(shí)間平緩上升。

中間圖為VCC達(dá)到電源電壓的時(shí)間短于軟啟動時(shí)間時(shí)的啟動特性。軟啟動電路從VCC超過約1.2V的時(shí)刻開始工作，輸出電壓按照設(shè)定的軟啟動時(shí)間上升。

右圖為VCC達(dá)到電源電壓的時(shí)間長于軟啟動時(shí)間時(shí)的啟動特性。從VCC超過約1.2V的時(shí)刻起軟啟動電路開始工作，輸出電壓開始上升。但由于VCC電壓上升速度比軟啟動的電壓上升速度慢，因此輸出電壓VOUT的上升會受到VCC電壓值的限制。由此，啟動時(shí)間（輸出電壓達(dá)到設(shè)定值的時(shí)間）將超過軟啟動時(shí)間而變長。

無論哪種情況，當(dāng)VCC超過1.2V時(shí)，輸出都會開始軟啟動，但請注意，若VCC未能達(dá)到超過“輸出設(shè)定電壓+工作所需的輸入輸出電壓差”的電壓，輸出將無法達(dá)到設(shè)定的電壓值。

VCC和EN同時(shí)導(dǎo)通時(shí)

左圖為VCC和EN同時(shí)快速導(dǎo)通時(shí)的啟動特性。軟啟動電路從VCC和EN上升的時(shí)刻開始工作，輸出電壓按照設(shè)定的軟啟動時(shí)間上升。
中間圖為VCC和EN上升時(shí)間短于軟啟動時(shí)間時(shí)的啟動特性。軟啟動電路從EN電壓超過閾值的時(shí)刻開始工作，輸出電壓按照設(shè)定的軟啟動時(shí)間上升。

右圖為VCC和EN上升時(shí)間長于軟啟動時(shí)間時(shí)的啟動特性。從EN電壓超過閾值的時(shí)刻起軟啟動電路開始工作，輸出開始上升。但由于VCC電壓上升速度比軟啟動的電壓上升速度慢，因此輸出電壓的上升會受到VCC電壓值的限制。由此，啟動時(shí)間（輸出電壓達(dá)到設(shè)定值所需的時(shí)間）將超過軟啟動時(shí)間而變長。

輸出電容器的容量較大時(shí)

當(dāng)輸出電容器的容量增大時(shí)，啟動時(shí)的充電電流也會增加。雖然這會根據(jù)輸出電壓和過流保護(hù)電路的限制值而變化，但當(dāng)輸出電容容量在數(shù)μF到數(shù)百μF的前半段范圍內(nèi)時(shí)，即使充電電流發(fā)生變化，軟啟動時(shí)間也會保持恒定進(jìn)行啟動。當(dāng)輸出電容容量達(dá)到數(shù)百μF前半段以上時(shí)，由于充電電流增大會導(dǎo)致過流保護(hù)電路工作，此時(shí)充電電流會受到過流保護(hù)電路的限制。因此，如下面的左圖所示，啟動時(shí)間會超過軟啟動時(shí)間而變長。在此條件下，隨著輸出電容容量的增加，啟動時(shí)間也會變長。

下面的右圖展示了因過流保護(hù)電路導(dǎo)致電流受限狀態(tài)中途時(shí)啟動，待電容充電至一定程度后充電電流減少使過流保護(hù)解除，并恢復(fù)至正常工作狀態(tài)。像這樣輸出的啟動時(shí)間會因輸出電容器的容量而變化，因此當(dāng)增大輸出電容容量時(shí)，請?jiān)趯?shí)際工作條件下確認(rèn)啟動時(shí)間。

線性穩(wěn)壓器電源關(guān)斷時(shí)的時(shí)序

對于BDxxIC0系列，輸出電壓的下降時(shí)間會因VCC和EN的關(guān)斷順序而有所不同。下面介紹三種條件下的差異。

按照先EN后VCC的順序關(guān)斷時(shí)

按照先VCC后EN的順序關(guān)斷時(shí)

VCC和EN同時(shí)導(dǎo)關(guān)斷時(shí)

按照先EN后VCC的順序關(guān)斷時(shí)

左圖為EN快速關(guān)斷時(shí)的輸出VOUT的關(guān)斷特性。當(dāng)EN關(guān)斷時(shí)，輸出晶體管關(guān)閉，因此從輸入端到輸出端的電荷供應(yīng)中斷。輸出電容器的電荷通過負(fù)載放電，輸出電壓下降。放電路徑除了負(fù)載之外，還有反饋電阻（輸出電壓設(shè)定電阻）。輸出電壓完全下降后，將VCC關(guān)斷。負(fù)載為純電阻時(shí)的輸出電壓下降時(shí)間可通過以下公式計(jì)算：

TOFF=?CO?RL?ln(VCVO)[sec]

CO：輸出電容[F]

RL：負(fù)載電阻[Ω]

VO：輸出電壓[V]

VC：最終下降電壓[V]

右圖為EN平緩關(guān)斷時(shí)的輸出關(guān)斷特性。在EN電壓低于閾值的時(shí)刻，輸出晶體管關(guān)斷，輸出電壓下降。輸出電壓的下降時(shí)間同樣可以用前面的公式計(jì)算。

按照先VCC后EN的順序關(guān)斷時(shí)

左圖為VCC快速關(guān)斷時(shí)的電源關(guān)斷特性。當(dāng)VCC快速關(guān)斷時(shí)，輸入電壓和輸出電壓的電位發(fā)生反轉(zhuǎn)，輸出電容器的電荷會通過輸出晶體管的體二極管（寄生二極管）向輸入側(cè)放電。因此，輸出電壓會跟隨輸入電壓快速下降，待VCC降至0V時(shí)，只剩下體二極管的正向電壓（約0.5V），下降變得平緩，之后電壓按負(fù)載電阻的時(shí)間常數(shù)繼續(xù)下降。

中間圖為VCC平緩關(guān)斷時(shí)的電源關(guān)斷特性。當(dāng)VCC下降至輸入電壓和輸出電壓的電位發(fā)生反轉(zhuǎn)的點(diǎn)時(shí)，輸出電容器的電荷會通過輸出晶體管的體二極管（寄生二極管）向輸入側(cè)放電。因此，輸出電壓會跟隨輸入電壓快速下降，待VCC降至0V時(shí)，只剩下體二極管的正向電壓（約0.5V），下降變得更加平緩，之后電壓按負(fù)載電阻的時(shí)間常數(shù)繼續(xù)下降。

右圖為VCC平緩關(guān)斷過程中EN快速關(guān)斷時(shí)的電源關(guān)斷特性。當(dāng)VCC下降至輸入電壓和輸出電壓的電位發(fā)生反轉(zhuǎn)的點(diǎn)時(shí)，輸出電容的電荷會通過輸出晶體管的體二極管（寄生二極管）向輸入側(cè)放電。因此，輸出電壓會跟隨輸入電壓快速下降，如果在VCC電壓下降時(shí)EN快速關(guān)斷，輸出晶體管將關(guān)斷，但由于輸入電壓與輸出電壓的電位已發(fā)生反轉(zhuǎn)，輸出電壓將繼續(xù)跟隨輸入電壓下降。但負(fù)載電流的電流值越大，下降越快。待VCC降至0V后，只留下體二極管的正向電壓（約0.5V），下降變得更加平緩，之后電壓按負(fù)載電阻的時(shí)間常數(shù)繼續(xù)下降。

VCC和EN同時(shí)關(guān)斷時(shí)

左圖為VCC的和EN同時(shí)快速關(guān)斷時(shí)的電源關(guān)斷特性。當(dāng)VCC快速關(guān)斷時(shí)，輸入電壓和輸出電壓的電位發(fā)生反轉(zhuǎn)，輸出電容器的電荷會通過輸出晶體管的體二極管（寄生二極管）向輸入側(cè)放電。因此，輸出電壓會跟隨輸入電壓快速下降，待VCC降至0V時(shí)，只剩下體二極管的正向電壓（約0.5V），下降變得平緩，之后電壓按負(fù)載電阻的時(shí)間常數(shù)繼續(xù)下降。

右圖為VCC的和EN同時(shí)平緩關(guān)斷時(shí)的電源關(guān)斷特性。當(dāng)VCC下降至輸入電壓和輸出電壓的電位發(fā)生反轉(zhuǎn)的點(diǎn)時(shí)，輸出電容器的電荷會通過輸出晶體管的體二極管（寄生二極管）向輸入側(cè)放電。因此，輸出電壓會跟隨輸入電壓快速下降，待VCC降至0V時(shí)，只剩下體二極管的正向電壓（約0.5V），下降變得更加平緩，之后電壓按負(fù)載電阻的時(shí)間常數(shù)繼續(xù)下降。

線性穩(wěn)壓器IC的浪涌電流

下面介紹一下“軟啟動”和“電源導(dǎo)通時(shí)的時(shí)序”中提及的浪涌電流。

啟動時(shí)，會有給輸出電容器充電的浪涌電流流過。此時(shí)，即使輸出電流值超過推薦工作范圍的最大值，電流也會因過流保護(hù)（OCP）電路受到限制，因此工作沒有問題。但需要先確認(rèn)結(jié)溫TJ不會因過電流而超過150°C。短時(shí)過電流導(dǎo)致的結(jié)溫可以通過瞬態(tài)熱阻ZTH按以下公式進(jìn)行估算：

Tj=TA+ZTH×P[℃]

TA：環(huán)境溫度[℃]

ZTH：從結(jié)點(diǎn)到環(huán)境的瞬態(tài)熱阻[°C/W]

P：IC的功耗[W]

P是IC的功耗，可以通過以下公式計(jì)算：

P=(VCC–VOUT)?IOUT+(VCC?ICC)[W]

但是，IOUT?ICC時(shí)，可以通過以下公式計(jì)算：

P=(VCC–VOUT)?IOUT[W]

VCC：輸入電壓[V]

VOUT：輸出電壓[V]

IOUT：輸出電流[A]

ICC：IC的電路電流[A]

在HTSOP-J8封裝中，假設(shè)TA＝60°C的環(huán)境下，2A的浪涌電流持續(xù)流過1ms，從下述曲線圖可知，1ms的瞬態(tài)熱阻為5℃/W。

采用瞬態(tài)熱阻估算的結(jié)溫TJ可通過下式計(jì)算。

Tj=TA+ZTH?P=60°C+5×(5V–3.3V)×2A=77.0°C

結(jié)溫TJ低于150°C，因此沒有問題。由于像這樣1ms左右的短暫浪涌電流中TJ的上升很小，因此浪涌電流導(dǎo)致的溫升很少會成為問題，但請務(wù)必確認(rèn)。