單片式降壓型穩(wěn)壓器為DSP提供片內(nèi)電源排序

雖然對(duì)任何給定的DC/DC轉(zhuǎn)換器而言可以在外部對(duì)啟動(dòng)和停機(jī)情況進(jìn)行跟蹤，但是電源排序要求會(huì)因系統(tǒng)的不同而存在差異?，F(xiàn)有的解決方案包括：可通過一個(gè)可編程接口或多個(gè)外部元件進(jìn)行配置的特殊應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(ASSP)、基于可編程微控制器的方案以及FPGA方案。

在最簡(jiǎn)單的工作模式下，基本電源排序器將首先接通第一個(gè)電源，然后在等待一個(gè)指定的已編程延遲時(shí)間后接通第二個(gè)電源，并依此類推。但是，這種方法并不穩(wěn)定，而且有可能在多數(shù)系統(tǒng)中產(chǎn)生災(zāi)難性的后果?；镜碾娫磁判蚱骺梢酝ㄟ^實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)(采用一個(gè)無任何反饋的固定模式)在這個(gè)方法上加以改進(jìn)。大多數(shù)應(yīng)用都需要這樣一個(gè)排序器以確保所有的電源能夠依據(jù)各自的斜率(嚴(yán)格受控)一同上升，而且同時(shí)相互跟蹤。這種方法將最大限度地減小各電源間的瞬時(shí)電壓差，從而降低器件閂鎖效應(yīng)和器件受損的可能性。

或者，換句話說，電壓的跟蹤要求通常規(guī)定兩個(gè)電源之間的電壓差一定不能超過某一特定值。這一約束條件在所有時(shí)間段內(nèi)(上電、斷電和穩(wěn)態(tài)操作)都適用。與此不同，電源排序要求則規(guī)定了電源上電和斷電順序。圖1顯示了各種跟蹤和排序情形。

對(duì)不良跟蹤或排序進(jìn)行的補(bǔ)償通常會(huì)對(duì)系統(tǒng)中的器件造成無法挽回的損壞。FPGA、PLD、DSP和微處理器通常都會(huì)在內(nèi)核與I/O電源之間布設(shè)二極管，作為ESD保護(hù)元件。如果電源違犯了跟蹤要求并向保護(hù)二極管施加正向偏壓，那么器件就有可能受損。

圖1. 電源電壓跟蹤類型

給內(nèi)部二極管(無論是保護(hù)二極管還是其它CMOS工藝二極管)施加正向偏壓有可能觸發(fā)閂鎖，從而損壞整個(gè)器件。在其他場(chǎng)合，當(dāng)I/O電源電壓在內(nèi)核電源電壓之前上升時(shí)，內(nèi)核中未定義的邏輯狀態(tài)就會(huì)在I/O電路中引發(fā)過大的電流。即使當(dāng)系統(tǒng)中的單獨(dú)元件并不需要電源跟蹤或排序的時(shí)候，整個(gè)系統(tǒng)也有可能為了實(shí)現(xiàn)正確操作而要求進(jìn)行電源排序或跟蹤。例如，系統(tǒng)時(shí)鐘有可能需要在邏輯塊上電之前起動(dòng)。

當(dāng)為任何給定應(yīng)用選擇特定解決方案時(shí)，需要考慮的較為重要的因素之一是控制電源上升的方法。對(duì)上升斜率而言存在一種取舍，即電源必須在器件和整體系統(tǒng)所要求的最小時(shí)間內(nèi)進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài)；但是斜率越大，去耦電容器所承受的應(yīng)力就越大。通過選擇一個(gè)允許設(shè)置斜率的排序器，設(shè)計(jì)師就能夠優(yōu)化取舍、最小化元件成本并且提高可靠性。最后，電源排序器所具有的斜率控制精度也是一項(xiàng)關(guān)鍵性的考慮。

凌特公司推出的器件具有執(zhí)行片上跟蹤的能力，旨在為實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單而有效的電源排序方法創(chuàng)造條件。LTC3416便是這樣一款產(chǎn)品。LTC3416是一款單片式、恒定頻率、電流模式降壓型轉(zhuǎn)換器，頻率范圍在300kHz～4MHz之間，易于電源排序。強(qiáng)制連續(xù)操作可使LTC3416在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)保持恒定頻率，從而使其能夠更加容易地濾除開關(guān)噪聲并減輕射頻(RF)干擾，這對(duì)電磁干擾(EMI)敏感的應(yīng)用來說非常重要。此外，LTC3416還可以在一個(gè)2.25V至5.5V的輸入電壓范圍內(nèi)工作，并能夠生成一個(gè)0.8V～5V的輸出電壓(如圖2所示)。

圖2：一款具有跟蹤能力的2.5V～1.8V/4A降壓型穩(wěn)壓器

向LTC3416的TRACK引腳施加一個(gè)斜坡電壓就可以進(jìn)行電壓跟蹤。當(dāng)TRACK引腳上的電壓低于0.8V時(shí)，反饋電壓將被調(diào)節(jié)至該跟蹤電壓。當(dāng)跟蹤電壓超過0.8V時(shí)，跟蹤電路被停用，而且反饋電壓將被調(diào)節(jié)至內(nèi)部基準(zhǔn)電壓。

電壓跟蹤通過將一個(gè)額外的檢測(cè)電阻分壓器連接至I/O電源電壓得以實(shí)現(xiàn)。該分壓器比例應(yīng)該與LTC3416的反饋電阻分壓器比例相同。圖1所示電路為一個(gè)1.8V降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器跟蹤一個(gè)2.5V I/O電源電壓的情形。該電路可在2.25V～5.5V的輸入電壓范圍內(nèi)運(yùn)作，并在高達(dá)4A的負(fù)載電流下提供1.8V的已調(diào)輸出。

具有電壓跟蹤能力的LTC3416非常適用于那些包含了以微控制器為基礎(chǔ)的電路并帶有雙電源架構(gòu)的應(yīng)用。其高開關(guān)頻率和內(nèi)部的低導(dǎo)通電阻RDS(ON)電源開關(guān)允許LTC3416能夠?yàn)槟切┚哂须娫磁判蛞?的系統(tǒng)提供一個(gè)占位空間小的高效解決方案。

作者: Tony Armstrong，電源產(chǎn)品業(yè)務(wù)部產(chǎn)品營銷經(jīng)理，凌特公司

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