如何使用負(fù)載開(kāi)關(guān)來(lái)管理電源排序

對(duì)于一個(gè)終端用戶來(lái)說(shuō)，打開(kāi)一個(gè)電子設(shè)備很簡(jiǎn)單；只需按下按鈕就可以了。然而，需要花費(fèi)大量的精力來(lái)創(chuàng)建一個(gè)平滑順暢的加電體驗(yàn)。系統(tǒng)接通的過(guò)快將會(huì)導(dǎo)致由不可控的涌入電流大尖峰所引起的電源故障。對(duì)于那些基于微處理器或FPGA的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，正確的運(yùn)行需要特定的電源軌排序。有時(shí)候，在啟用下游電路之前，最好讓特定的子系統(tǒng)加電。使用負(fù)載開(kāi)關(guān)來(lái)管理電源排序可以更輕松地為終端用戶提供平滑順暢的加電體驗(yàn)。

在大多數(shù)系統(tǒng)中，在一個(gè)設(shè)計(jì)中遍布著電容器，以確保不會(huì)出現(xiàn)電源軌壓降。在最開(kāi)始加電時(shí)，為這些電容器充電會(huì)導(dǎo)致涌入電流；而這個(gè)涌入電流會(huì)超過(guò)下游電路的最大電流額定值。如果聽(tīng)之任之，這會(huì)使得電壓軌處于穩(wěn)壓之外，從而使系統(tǒng)進(jìn)入不利的狀態(tài)。不對(duì)涌入電流進(jìn)行檢查和限制也會(huì)損壞電路板連接器和電路板跡線，這是因?yàn)橛咳腚娏鞒^(guò)了它們的承載能力。為了管理涌入電流，施加到電容負(fù)載上的電壓需要具有一個(gè)受控的上升時(shí)間。所有德州儀器 (TI) 負(fù)載開(kāi)關(guān)都具有一個(gè)集成軟啟動(dòng)，而某些器件甚至提供針對(duì)變化電容負(fù)載的可調(diào)上升時(shí)間。圖1顯示的是這個(gè)集成軟啟動(dòng)。

圖1：一個(gè)為系統(tǒng)負(fù)載提供受控上升時(shí)間的負(fù)載開(kāi)關(guān)

在電源和電容負(fù)載之間放置一個(gè)負(fù)載開(kāi)關(guān)能夠極大地降低接通/啟用負(fù)載時(shí)的涌入電流。很多處理器和FPGA具有非常明確的電源排序要求，以及一個(gè)特定的電源軌接通順序。負(fù)載開(kāi)關(guān)使?jié)M足電源排序要求變得更加簡(jiǎn)單，從而實(shí)現(xiàn)針對(duì)每個(gè)電源軌的負(fù)載點(diǎn)控制。那么，為每個(gè)電源軌供電就簡(jiǎn)單到只需將正確的GPIO信號(hào)發(fā)送給正確的負(fù)載開(kāi)關(guān)。圖2顯示了這個(gè)概念。

圖2：為每個(gè)負(fù)載使用單獨(dú)GPIO的電源排序

某些負(fù)載開(kāi)關(guān)甚至具有一個(gè)電源正常 (PG) 信號(hào)；這個(gè)信號(hào)表示輸出何時(shí)完全接通。通過(guò)將PG信號(hào)接至序列中下一個(gè)負(fù)載開(kāi)關(guān)的啟用引腳，對(duì)于所有電源軌來(lái)說(shuō)，電源排序就只需要一個(gè)GPIO信號(hào)了。圖3顯示了這個(gè)配置。

圖3：無(wú)需GPIO信號(hào)的電源排序

負(fù)載開(kāi)關(guān)對(duì)于系統(tǒng)斷電同樣有效。負(fù)載開(kāi)關(guān)的下降時(shí)間由輸出負(fù)載對(duì)其電容的放電速度決定。為了加快這個(gè)放電過(guò)程，并且確保一個(gè)0V狀態(tài)，某些負(fù)載開(kāi)關(guān)具有一個(gè)快速輸出放電 (QOD) 特性，如圖4所示，這個(gè)特性通過(guò)一個(gè)內(nèi)部電阻將輸出放電至接地電平。

圖4：一個(gè)支持QOD的負(fù)載開(kāi)關(guān)

不論系統(tǒng)是加電還是放電，負(fù)載開(kāi)關(guān)都能使時(shí)序和排序要求簡(jiǎn)單到按下一個(gè)按鈕即可完成。