延时启动电路解析
发表时间：2025-04-25 浏览次数：1
引言
在设计 LED 灯 PWM 调光方案时，若方案设计为默认上电 LED 灯不亮，在样板做好进入测试阶段时，会发现每次通 电瞬间会出现 LED 灯会先闪烁一下，然后灭掉，之后也可以通过单片机实现正常的调光与开启与关断功能，但通电瞬间闪 烁的现象始终存在，这往会往对工程师造成困扰。下面以 CXLE8609 为例，简述其原因及解决方法。
LED 灯闪烁原因
图 1 为 CXLE8609 的 PWM 调光电路，此电路 PWM 信号高占空比时，输出电流小；低占空比时，输出电流大。若客 的方案设计为通电后默认不亮，通过单片户机控制驱动，再来点亮LED；若不加其他对策方法，则会造成上电时 LED 先亮再 灭的现象。因为在上电时，由于单片机启动较慢，无法在上电瞬间立即给CS引脚高电平，从而导致 LED 灯会先亮，等单 片机启动完成后，再给 CS 引脚提供高电平，LED 灯才会灭掉（单片机通电时默认把 LED 驱动关闭，才能实现默认 LED 灯灭的状态），这也就导致了LED上电闪烁。
解决方法
方案 1：
将 PWM 调光模式更改，占空比越大，输出电流越大，原理图见图 2。
反向后，上电时，CS 默认为高电平，使 芯片关机；单片机启动后，正常控制输出电流。但要注意，此时增 大占空比，输出电流增加；减小占空比，输出电流减小，与原来的正好相反。
图中的 DZ1 稳压管的精度会影响调光电流的一致性。
方案 2：
上电默认关机，单片机启动后，使用单片机开机，电路原理如图 3（洋红色线框部分）。
当刚上电时，单片机未启动，Q1 不导通，VIN 电压通过 R4、R1 分压后加到芯片的 CS 引脚上，使 CS 引脚电压高于 正常工作电压（0.21V），芯片关机不工作。单片机启动后，给“MCU IO”引脚高电平，Q1 导通，VIN 的电压无法加到 CS 引脚上，芯片开始正常工作，从而避免了上电时的闪烁。但此方案需要用到单片机的两个 I/O 口。
方案 3：
利用电容充电延时方法，给单片机提供响应时间，延迟启动电路原理图见图 4（洋红色线框部分）。
系统通电初期，输入端电压通过 R5，R4 给 C3 充电，C3 两端电压不能突变，三极管 Q1 的 VBE<-0.7V，Q1 导通， CS 被拉高，芯片不工作。随着 C3 电压逐渐上升，最终 Q1 关断，芯片开始正常工作，从而起到延时启动的作用。R5、C3 用以调整延时时间，R4 用以减小因 Q1 管放大倍数的离散性而造成的延时时间差异（R4 越小，Q1 放大倍数 的影响越小，但会大幅减小延时时间），R6 是关机后 C3 的放电回路。需要注意的是，输入端电压对延时时间有较大影响， VIN=24V 时示波器截图见图 5。黄色为 VIN 电压，绿色为 CS 电压，从图中可以看到，按上述电路，芯片启动约延时 260ms。 更多器件、电压组合的延时结果见附录 1。
方案 4：
方案 3 电路简单，但延时时间容易受 PNP 管放大倍数、输入端电压的影响，且计算方法复杂。方案 4 是方案 3 的改进 版，原理图见图 6（洋红色线框部分）。
上电时，C3 相当于短路，Q2、Q1 导通，CS 处于高电平状态，CXLE8609 关机；随着 C3 充电至一定程度，Q2、Q1 关断，芯片开始正常工作。注意，为计算方便，选择电阻时，使 R8=R7，否则下面的计算不成立，R7 不等于 R8 的计算 公式见附录 2。
实验验证，按图 6 电路，示波器截图见图 7，黄色 VIN 电压，绿色 CS 电压，蓝色 SW 电压。从截图中看，延时时间 约为 0.156s，与计算结果接近。
不同输入电压下，延时的时间常数个数见附录 3。
在设计 LED 灯 PWM 调光方案时，若方案设计为默认上电 LED 灯不亮，在样板做好进入测试阶段时，会发现每次通 电瞬间会出现 LED 灯会先闪烁一下，然后灭掉，之后也可以通过单片机实现正常的调光与开启与关断功能，但通电瞬间闪 烁的现象始终存在，这往会往对工程师造成困扰。下面以 CXLE8609 为例，简述其原因及解决方法。
LED 灯闪烁原因
图 1 为 CXLE8609 的 PWM 调光电路，此电路 PWM 信号高占空比时，输出电流小；低占空比时，输出电流大。若客 的方案设计为通电后默认不亮，通过单片户机控制驱动，再来点亮LED；若不加其他对策方法，则会造成上电时 LED 先亮再 灭的现象。因为在上电时，由于单片机启动较慢，无法在上电瞬间立即给CS引脚高电平，从而导致 LED 灯会先亮，等单 片机启动完成后，再给 CS 引脚提供高电平，LED 灯才会灭掉（单片机通电时默认把 LED 驱动关闭，才能实现默认 LED 灯灭的状态），这也就导致了LED上电闪烁。
解决方法
方案 1：
将 PWM 调光模式更改，占空比越大，输出电流越大，原理图见图 2。
反向后，上电时，CS 默认为高电平，使 芯片关机；单片机启动后，正常控制输出电流。但要注意，此时增 大占空比，输出电流增加；减小占空比，输出电流减小，与原来的正好相反。
图中的 DZ1 稳压管的精度会影响调光电流的一致性。
方案 2：
上电默认关机，单片机启动后，使用单片机开机，电路原理如图 3（洋红色线框部分）。
当刚上电时，单片机未启动，Q1 不导通，VIN 电压通过 R4、R1 分压后加到芯片的 CS 引脚上，使 CS 引脚电压高于 正常工作电压（0.21V），芯片关机不工作。单片机启动后，给“MCU IO”引脚高电平，Q1 导通，VIN 的电压无法加到 CS 引脚上，芯片开始正常工作，从而避免了上电时的闪烁。但此方案需要用到单片机的两个 I/O 口。
方案 3：
利用电容充电延时方法，给单片机提供响应时间，延迟启动电路原理图见图 4（洋红色线框部分）。
系统通电初期，输入端电压通过 R5，R4 给 C3 充电，C3 两端电压不能突变，三极管 Q1 的 VBE<-0.7V，Q1 导通， CS 被拉高，芯片不工作。随着 C3 电压逐渐上升，最终 Q1 关断，芯片开始正常工作，从而起到延时启动的作用。R5、C3 用以调整延时时间，R4 用以减小因 Q1 管放大倍数的离散性而造成的延时时间差异（R4 越小，Q1 放大倍数 的影响越小，但会大幅减小延时时间），R6 是关机后 C3 的放电回路。需要注意的是，输入端电压对延时时间有较大影响， VIN=24V 时示波器截图见图 5。黄色为 VIN 电压，绿色为 CS 电压，从图中可以看到，按上述电路，芯片启动约延时 260ms。 更多器件、电压组合的延时结果见附录 1。
方案 4：
方案 3 电路简单，但延时时间容易受 PNP 管放大倍数、输入端电压的影响，且计算方法复杂。方案 4 是方案 3 的改进 版，原理图见图 6（洋红色线框部分）。
上电时，C3 相当于短路，Q2、Q1 导通，CS 处于高电平状态，CXLE8609 关机；随着 C3 充电至一定程度，Q2、Q1 关断，芯片开始正常工作。注意，为计算方便，选择电阻时，使 R8=R7，否则下面的计算不成立，R7 不等于 R8 的计算 公式见附录 2。
实验验证，按图 6 电路，示波器截图见图 7，黄色 VIN 电压，绿色 CS 电压，蓝色 SW 电压。从截图中看，延时时间 约为 0.156s，与计算结果接近。
不同输入电压下，延时的时间常数个数见附录 3。
