本應(yīng)用筆記探討采用分立式元件對電源進行時序控制的優(yōu)缺點，同時還將描述利用ADP5134,的內(nèi)部精密使能引腳實現(xiàn)時序控制的一種簡單而有效的方法。ADP5134將2個1.2A降壓調(diào)節(jié)器與2個300mA低壓差(LDO)調(diào)節(jié)器結(jié)合起來。本應(yīng)用筆記同時還將描述一些序列器IC，它們可能對要求更為精確和靈活的時序控制這類應(yīng)用更有幫助。

圖1所示的應(yīng)用要求使用多個供電軌。這些供電軌分別為內(nèi)核電源(V CCINT )、I/O電源(V CCO )、輔助電源(V CCAUX )和系統(tǒng)存儲器電源。

圖1.處理器和FPGA的典型供電方法

例如，Xilinx ? Spartan-3A FPGA集成了上電復(fù)位電路，該電路確保在所有電源均達到閾值之后，才允許對器件進行配置。上電復(fù)位電路降低了對電源時序控制的嚴格要求；但是，為了盡量降低浪涌電流水平，同時考慮連接到FPGA的電路的時序控制要求，必須按以下序列給供電軌上電：先是V CCINT ，然后是V CCAUX 最后是V CCO 。請注意，有些應(yīng)用要求遵循特定序列；因此，請務(wù)必參看相關(guān)數(shù)據(jù)手冊電源要求部分。

對電源實施時序控制的一種簡單辦法是用無源元件延遲進入調(diào)節(jié)器使能引腳的信號，此類無源元件包括電阻、電容、二極管等，如圖2所示。當(dāng)開關(guān)閉合時，D1導(dǎo)通，D2斷開。C1充電，EN2的電壓以取決于R1和C1的速率上升。當(dāng)開關(guān)斷開時，C1通過R2、D2和R PULL 放電至地。EN2的電壓以取決于R2、R PULL 和C1的速率下降。改變R1和R2的值，將改變充電和放電時間，從而設(shè)定調(diào)節(jié)器的開啟和關(guān)閉時間。

圖2.利用電阻、電容和二極管實現(xiàn)的簡單電源時序控制方法

這種方法可以用于不要求進行精密時序控制的應(yīng)用。只需延遲信號的應(yīng)用可能只需要外部電阻和電容。在標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)器中使用這種方法的劣勢在于，使能引腳的邏輯閾值可能隨電壓和溫度而大幅變化。另外，電壓斜坡中的延遲取決于電阻和電容的值和容差。在–55°C至+85°C的溫度范圍內(nèi)，典型X5R電容的變化幅度約為±15%，而受直流偏置效應(yīng)影響，變化幅度還會增加±10%，這個偏差會使時序失去準(zhǔn)確性，有時還會變得不可靠。

為了實現(xiàn)精密時序控制所需的穩(wěn)定閾值水平，多數(shù)調(diào)節(jié)器要求采用一個外部基準(zhǔn)電壓源。ADP5134通過集成一個精密基準(zhǔn)電壓源克服了這個問題，同時還可大幅節(jié)省成本和減少印刷電路板(PCB)面積。每個調(diào)節(jié)器都有一個單獨的使能輸入引腳。

當(dāng)使能輸入引腳的電壓升至ENx引腳上升閾值(V IH_EN [0.9V最小值])以上時，器件退出關(guān)斷模式，管理模塊開啟，但不會激活調(diào)節(jié)器。器件將使能輸入引腳的電壓與一個精密內(nèi)部基準(zhǔn)電壓(典型值為0.97V)進行比較。當(dāng)使能引腳的電壓升至精密使能閾值以上時，調(diào)節(jié)器激活，輸出電壓開始上升。在輸入電壓和溫度轉(zhuǎn)折點，基準(zhǔn)電壓源變化幅度只有±3%。這么小的變化范圍確保了時序控制的精確性，解決了使用分立式元件時存在的問題。

當(dāng)使能輸入引腳的電壓下降到比基準(zhǔn)電壓低80mV(典型值)時，調(diào)節(jié)器停用。當(dāng)所有使能輸入引腳的電壓都降至ENx下降閾值(V IL_EN [0.35V最大值])以下時，器件進入關(guān)斷模式。在該模式下，功耗降至1μA以下。圖3和圖4展示了ADP5134精密使能閾值在整個溫度范圍內(nèi)針對BUCK1的精度。

圖3.整個溫度范圍內(nèi)的精密使能開啟閾值(10個樣本)

圖4.整個溫度范圍內(nèi)的精密使能關(guān)閉閾值(10個樣本)

通過將一個調(diào)節(jié)器經(jīng)過衰減的輸出連接到下一個要上電的調(diào)節(jié)器的使能引腳，可以對多通道電源進行時序控制，如圖5所示，其中，調(diào)節(jié)器按順序開啟或關(guān)閉：從BUCK1到BUCK2，再到LDO1，最后到LDO2。圖6顯示了在將EN1連接到VIN1之后的上電序列。圖7所示為在將EN1從VIN1斷開后的關(guān)斷序列。

圖5.利用ADP5134實現(xiàn)的簡單時序控制

圖6.ADP5134啟動序列

圖7.ADP5134關(guān)斷序列

在某些情況下，實現(xiàn)精密時序比減少PCB面積、節(jié)省成本更重要。對于這類應(yīng)用，可以使用電壓監(jiān)控和序列器IC，如ADM1184四通道電壓監(jiān)控器，后者在電壓和溫度范圍內(nèi)的精度達±0.8%。另一種選擇是帶可編程時序的ADM1186四通道電壓序列器和監(jiān)控器；該器件可用于要求對上電和關(guān)斷序列進行更精準(zhǔn)控制的應(yīng)用。

例如，ADP5034 4通道調(diào)節(jié)器集成了2個3MHz、1200mA降壓調(diào)節(jié)器和2個300mA LDO?？梢岳肁DM1184實現(xiàn)典型的時序控制功能，用于監(jiān)控一個調(diào)節(jié)器的輸出電壓，并在受監(jiān)控的輸出電壓達到某個水平時，向下一個調(diào)節(jié)器的使能引腳提供一個邏輯高信號。如圖8所示，這種方法可用于不提供精密使能功能的調(diào)節(jié)器。

圖8.利用ADM1184四通道電壓監(jiān)控器對ADP5034 4通道調(diào)節(jié)器進行時序控制

利用ADP5134精密使能輸入引腳進行時序控制非常簡單，實現(xiàn)起來也很方便，每個通道只需要2個外部電阻即可。借助ADM1184或ADM1186電壓監(jiān)控器，可以實現(xiàn)更加精確的時序控制。