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          單片式降壓型穩(wěn)壓器為DSP提供片內(nèi)電源排序

          作者: 時(shí)間:2013-05-18 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
            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(guò)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(lèi)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^(guò)實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)(采用一個(gè)無(wú)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(shuō),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(guò)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(wú)法挽回的損壞。FPGA、PLD、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。
          單片式降壓型穩(wěn)壓器為DSP提供片內(nèi)電源排序

          圖1. 電源電壓跟蹤類(lèi)型


            給內(nèi)部二極管(無(wú)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(guò)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(guò)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、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(kāi)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(lái)說(shuō)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)。
          單片式降壓型穩(wěn)壓器為DSP提供片內(nèi)電源排序

          圖2:一款具有跟蹤能力的2.5V~1.8V/4A


            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(guò)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(guò)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(kāi)關(guān)頻率和內(nèi)部的低導(dǎo)通電阻RDS(ON)電源開(kāi)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。


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