排序電路提供偽電壓跟蹤器

本應(yīng)用筆記介紹了三種跟蹤電源軌之間電壓的方法。特色電路也是最簡(jiǎn)單的方法，采用MAX6819電源排序器，執(zhí)行開環(huán)電壓跟蹤。

現(xiàn)代微控制器、DSP 和 ASIC 需要多個(gè)電源電壓才能正常工作。憑借更高的速度和更好的處理能力，這些器件的電壓和制造幾何尺寸已縮小，以最大限度地降低功耗和芯片空間。因此，如果電源軌之間的差分電壓的絕對(duì)值在上電或斷電期間超過(guò)規(guī)定的容差，則許多數(shù)字IC容易受到內(nèi)部擊穿的影響。由此產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)立即損壞 IC，或者會(huì)一直潛伏到以后，從而引入可靠性問(wèn)題。

各種電壓跟蹤技術(shù)可以消除這個(gè)問(wèn)題。例如，系統(tǒng)可以通過(guò)測(cè)量和主動(dòng)匹配每個(gè)電源軌的電壓與時(shí)間曲線來(lái)控制電源的跟蹤（圖 1a）。在另一種閉環(huán)方法中，并聯(lián)架構(gòu)（圖1b）在上電和斷電期間暫時(shí)將電源軌短路在一起。分流方法可減少正常工作期間 MOSFET 兩端的功率損耗，當(dāng) MOSFET 處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)。

圖 1a.這種電壓跟蹤架構(gòu)控制獨(dú)立 DC-DC 穩(wěn)壓器的反饋。注意： 這些端子的名稱以及控制塊調(diào)整輸出電壓的方式取決于電源內(nèi)部的電路。

圖 1b.這種用于電壓跟蹤的閉環(huán)分流架構(gòu)可降低功率損耗。MAX5035 DC-DC轉(zhuǎn)換器用作跟蹤控制器。

在某些情況下，更簡(jiǎn)單的開環(huán)跟蹤器可能就足夠了。電源排序器電路（IC1，圖6819中的MAX2）可以配置為執(zhí)行電壓跟蹤功能。與閉環(huán)方法不同，這種方法不會(huì)使電源軌短路，也不需要控制DC-DC穩(wěn)壓器的反饋環(huán)路。

圖2.電壓排序器（MAX6819）通過(guò)同時(shí)控制n溝道MOSFET來(lái)強(qiáng)制跟蹤內(nèi)核和I/O電壓。

當(dāng) MOSFET 關(guān)斷時(shí)，內(nèi)核和 I/O 電源電壓關(guān)斷（圖 2）。然后，當(dāng)SETV監(jiān)控的電壓超過(guò)其閾值時(shí)，內(nèi)部電荷泵產(chǎn)生一個(gè)電壓（GATE輸出），同時(shí)增強(qiáng)n溝道MOSFET的柵極。如果這兩個(gè)開關(guān)的漏極電壓相距在幾伏以內(nèi)，并且漏極電流不太相差，則 VI/O和 V核心隨著公共柵極電壓的升高，電壓一起上升（圖 3）。電源軌之間的差值約為200mV，這是由所用FET的柵極導(dǎo)通電壓略有差異引起的。為了增加斜坡時(shí)間，可以在GATE輸出端增加一個(gè)小電容（C選擇） 以降低壓擺率。

圖3.這張示波器照片說(shuō)明了V的跟蹤I/O（上跡線）和 V核心在圖2的電路中，其中VI/O= 3.3V， V核心= 1.8V，兩個(gè)負(fù)載均調(diào)節(jié)至1A。

圖2電路還可以監(jiān)視電源電壓。如果 3.3V 電源軌降至約 2V 以下，或者 1.8V 電源軌低于 R1/R2 分壓器設(shè)定的門限，則 GATE 輸出變?yōu)榈碗娖讲㈥P(guān)斷兩個(gè) MOSFET。電阻R1和R2確定實(shí)際關(guān)斷電平。（顯示的值監(jiān)視1.8V電源軌。您可以通過(guò)使能輸入（EN）拉低來(lái)關(guān)閉電路。

作為獎(jiǎng)勵(lì)，電路在響應(yīng)短路負(fù)載后自動(dòng)“重試”。如果短路出現(xiàn)在虛線的右側(cè)（圖2中的“A”），則其中一個(gè)或兩個(gè)電源的崩潰會(huì)打開開關(guān)，并將兩個(gè)負(fù)載與電源電壓斷開。先前短路的電源軌返回，MAX200內(nèi)置6819ms延遲再次閉合開關(guān)，在延遲后測(cè)試負(fù)載。此負(fù)載測(cè)試以 200ms 的間隔持續(xù)進(jìn)行，直到短路消失或電源關(guān)閉。

審核編輯：郭婷