輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的電源排序

微控制器、FPGA、DSP、ADC 和其他采用多個(gè)電壓軌工作的器件需要電源排序。這些應(yīng)用通常要求內(nèi)核和模擬模塊在數(shù)字I/O軌之前上電，盡管某些設(shè)計(jì)可能需要其他序列。在任何情況下，適當(dāng)?shù)纳想姾完P(guān)斷時(shí)序都可以防止閂鎖造成的直接損壞和ESD的長(zhǎng)期損壞。此外，對(duì)電源進(jìn)行排序可錯(cuò)開(kāi)上電期間的浪涌電流，這在采用限流電源供電的應(yīng)用中是一種特別有用的技術(shù)。

本文討論使用分立元件對(duì)電源進(jìn)行排序的優(yōu)缺點(diǎn)，并介紹一種簡(jiǎn)單而有效的時(shí)序方法，該方法利用ADP5134的內(nèi)部精密使能引腳實(shí)現(xiàn)時(shí)序控制，該引腳將兩個(gè)1.2 A降壓穩(wěn)壓器與兩個(gè)300 mA LDO集成在一起。它還展示了一些時(shí)序控制器IC，它們可能對(duì)需要更準(zhǔn)確和靈活時(shí)序控制的應(yīng)用有用。

圖1所示為需要多個(gè)電源軌的應(yīng)用。這些電源軌是核心電源 （VCCINT）、I/O 電源 （V首席運(yùn)營(yíng)官）、輔助電源 （V科考），和系統(tǒng)內(nèi)存供應(yīng)。

圖1.為處理器和 FPGA 供電的典型方法。

例如，Xilinx Spartan-3A FPGA 具有內(nèi)置的上電復(fù)位電路，可確保在允許配置器件之前，所有電源均已達(dá)到其閾值。這降低了對(duì)電源排序的嚴(yán)格要求，但為了最大限度地降低浪涌電流水平并遵守連接到FPGA的電路的排序要求，電源軌應(yīng)按如下方式上電：V?CC_INT→ VCC_AUX→ V首席運(yùn)營(yíng)官.請(qǐng)注意，某些應(yīng)用需要特定的序列，因此請(qǐng)始終閱讀每個(gè)數(shù)據(jù)手冊(cè)的電源要求部分。

使用無(wú)源延遲網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單電源排序

對(duì)電源進(jìn)行排序的一種簡(jiǎn)單方法是使用電阻、電容和二極管等無(wú)源元件延遲信號(hào)進(jìn)入穩(wěn)壓器的使能引腳，如圖2所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，D1 導(dǎo)通，而 D2 保持打開(kāi)狀態(tài)。電容器 C1 充電，EN2 處的電壓以 R1 和 C1 確定的速率上升。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電容C1通過(guò)R2、D2和R放電至地拉.EN2 處的電壓以 R2、R 確定的速率下降拉和 C2。改變R1和R2的值會(huì)改變充電和放電時(shí)間，從而設(shè)置穩(wěn)壓器的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間。

圖2.簡(jiǎn)單的電源排序方法使用電阻、電容和二極管。

這種方法對(duì)于不需要精確排序的應(yīng)用可能很有用，而一些應(yīng)用，只需延遲信號(hào)就足夠了，可能只需要外部R和C。將這種方法與標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)壓器配合使用的缺點(diǎn)是，使能引腳的邏輯閾值可能隨電壓和溫度而變化很大。此外，電壓斜坡的延遲取決于電阻和電容的值和容差。典型的X5R電容在–55°C至+85°C溫度范圍內(nèi)變化約±15%，由于直流偏置效應(yīng)，變化±10%，使得時(shí)序不精確，有時(shí)不可靠。

精密使能使測(cè)序變得簡(jiǎn)單

為了獲得穩(wěn)定的閾值電平以實(shí)現(xiàn)精確的時(shí)序控制，大多數(shù)穩(wěn)壓器需要一個(gè)外部基準(zhǔn)電壓源。ADP5134通過(guò)集成精密基準(zhǔn)電壓源克服了這一問(wèn)題，節(jié)省了大量成本和PCB面積。每個(gè)穩(wěn)壓器都有一個(gè)單獨(dú)的使能輸入。當(dāng)使能輸入端的電壓升至V以上時(shí)IH_EN（最小值為0.9 V），器件退出關(guān)斷狀態(tài)，內(nèi)務(wù)管理模塊接通，但穩(wěn)壓器未激活。使能輸入端的電壓與精確的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓（典型值為0.97 V）進(jìn)行比較。一旦使能引腳上的電壓超過(guò)精密使能門(mén)限，穩(wěn)壓器就會(huì)被激活，輸出電壓開(kāi)始上升?；鶞?zhǔn)電壓源在輸入電壓和溫度轉(zhuǎn)折范圍內(nèi)的變化僅為 ±3%。這種小范圍確保了精確的時(shí)序控制，解決了使用分立元件時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題。

當(dāng)使能輸入端的電壓降至基準(zhǔn)電壓以下80 mV（典型值）時(shí)，穩(wěn)壓器失活。當(dāng)所有使能輸入上的電壓降至 V 以下時(shí)IL_EN（最大值為0.35 V），器件進(jìn)入關(guān)斷模式。在這種模式下，電流消耗降至1 μA以下。圖3和圖4顯示了ADP5134精密使能閾值在整個(gè)溫度范圍內(nèi)的Buck1精度。

圖3.在整個(gè)溫度范圍內(nèi)具有精密使能導(dǎo)通閾值，10 個(gè)樣本。

圖4.在整個(gè)溫度范圍內(nèi)的精密使能關(guān)斷閾值，10 個(gè)樣本。

使用電阻分壓器的簡(jiǎn)單電源排序

通過(guò)將一個(gè)穩(wěn)壓器輸出的衰減版本連接到下一個(gè)上電穩(wěn)壓器的使能引腳，可以對(duì)多通道電源進(jìn)行排序，如圖5所示，其中穩(wěn)壓器依次導(dǎo)通或關(guān)斷：降壓1→降壓2→LDO1→LDO2。圖6顯示了EN1連接到V后的上電順序合1.圖7顯示了EN1與V斷開(kāi)連接后的關(guān)斷序列合1.

圖5.使用ADP5134進(jìn)行簡(jiǎn)單排序。

圖6.ADP5134啟動(dòng)序列

圖7.ADP5134關(guān)斷時(shí)序

時(shí)序控制器 IC 提高定時(shí)精度

在某些情況下，實(shí)現(xiàn)精確的時(shí)序比減少PCB面積和成本更重要。對(duì)于這些應(yīng)用，可以使用電壓監(jiān)控和排序器IC，例如四通道電壓監(jiān)控器ADM1184，在整個(gè)電壓和溫度范圍內(nèi)提供±0.8%的精度?；蛘撸哂锌?a target="_blank">編程時(shí)序的四通道電壓排序器和監(jiān)視器ADM1186可能適用于需要更精細(xì)地控制上電和關(guān)斷時(shí)序的應(yīng)用。

ADP5034 4通道穩(wěn)壓器包括兩個(gè)3 MHz、1200 mA降壓穩(wěn)壓器和兩個(gè)300 mA LDO。典型的時(shí)序功能可通過(guò)使用ADM1184監(jiān)控一個(gè)穩(wěn)壓器的輸出電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，并在被監(jiān)控輸出電壓達(dá)到一定電平后向下一個(gè)穩(wěn)壓器的使能引腳提供邏輯高電平信號(hào)。這種方法如圖8所示，可用于不提供精密使能功能的穩(wěn)壓器。

圖8.使用四通道電壓監(jiān)控器ADM1184對(duì)ADP5034 4通道穩(wěn)壓器進(jìn)行排序。

結(jié)論

使用ADP5134的精密使能輸入進(jìn)行時(shí)序控制簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)，每個(gè)通道僅需兩個(gè)外部電阻。使用ADM1184或ADM1186電壓監(jiān)控器可以實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的時(shí)序控制。

審核編輯：郭婷