作者：Jess Espiritu

簡介

電源時序控制是微控制器、FPGA、DSP、ADC 和其他需要多個電壓軌供電的器件所必需的一項功能。這些應用通常需要在數字 I/O 軌上電前對內核和模擬模塊上電，但有些設計可能需要采用其他序列。無論如何，正確的上電和關斷時序控制可以防止閂鎖引發的即時損壞和 ESD 造成的長期損害。此外，電源時序控制可以錯開上電過程中的浪涌電流，這種技術對于采用限流電源供電的應用十分有用。

本文討論使用分立器件進行電源時序控制的優缺點，同時介紹利用 ADP5134 內部精密使能引腳實現時序控制的一種簡單而有效的方法。ADP5134 內置 2 個 1.2-A 降壓調節器與 2 個300-mA LDO。同時，本文還列出一系列 IC，可用于要求更高精度、更靈活時序控制的應用。

圖 1 所示為一種要求多個供電軌的應用。這些供電軌為內核電源(VCCINT)、I/O 電源(VCCO)、輔助電源(VCCAUX)和系統存儲器電源。

舉例來說，Xilinx? Spartan-3A FPGA 具有一個內置上電復位電路，可確保在所有電源均達到其閾值后才允許對器件進行配置。這樣有助于降低電源時序控制要求，但為了實現最小浪涌電流電平并遵循連接至 FPGA 的電路時序控制要求，供電軌應當按以下序列上電：VCC_INT a VCC_AUX a VCCO。請注意：有些應用要求采用特定序列，因此，務必閱讀數據手冊的電源要求部分。

使用無源延遲網絡簡化電源時序控制

實現電源時序控制的一種簡單的方法就是利用電阻、電容、二極管等無源元件，延遲進入調節器使能引腳的信號，如圖 2 所示。當開關閉合時，D1 導電，而 D2 仍保持斷開。電容 C1 充電，而 EN2 處的電壓根據 R1 和 C1 確定的速率上升。當開關斷開時，電容 C1 通過 R2、D2 和 RPULL向地放電。EN2 處的電壓以 R2、RPULL和 C2 確定的速率下降。更改 R1 和 R2 的值會改變充放電時間，從而設置調節器的開啟和關閉時間。

該方法可用于不要求采用精密時序控制的應用，以及只需延遲信號即可并可能只要求采用外部 R 和 C 的部分應用。對于標準調節器，采用這種方法的缺點在于，使能引腳的邏輯閾值可能因為電壓和溫度而存在很大的差異。此外，電壓斜坡中的延遲取決于電阻和電容值及容差。典型的 X5R 電容在–55°C 至+85°C 溫度范圍內的變化幅度約為±15%，由于直流偏置效應還會出現±10%的變化，從而使時序控制變得不精確，有時還會變得不可靠。

精密使能輕松實現時序控制

為了獲得穩定的閾值電平以實現精密時序控制，大多數調節器都要求采用一個外部基準電壓源。ADP5134 通過集成精密基準電壓源、大幅節省成本和 PCB 面積的方式解決了這個問題。每個調節器都有一個獨立的使能引腳。當使能輸入的電壓升至VIH_EN (最小值為 0.9 V)以上時，器件退出關斷模式，且管理模塊開啟，但不會激活調節器。將使能輸入的電壓與一個精密內部基準電壓（典型值為 0.97 V）相比較。一旦使能引腳的電壓升至高于精密使能閾值，則調節器被激活，輸出電壓開始升高。在輸入電壓和溫度轉折處，基準電壓的變化幅度只有±3%。這一小范圍變化可確保精密的時序控制，解決采用分立器件時遇到的各種問題。

當使能輸入的電壓降至低于基準電壓低 80 mV（典型值）時，調節器停用。當所有使能輸入上的電壓都降至 VIL_EN（最大值為 0.35 V）以下時，器件進入關斷模式。在該模式下，功耗降至 1 μA 以下。圖 3 和圖 4 展示了用于 Buck1 的 ADP5134 精密使能閾值在溫度范圍內的精度。

使用電阻分壓器簡化電源時序控制

通過將衰減版本的調節器輸出端連接至待上電的下一個調節器使能引腳，可對多通道電源進行時序控制，如圖 5 所示，其中，調節器按以下順序開啟或關閉：Buck1 a Buck2 a LDO1a LDO2。圖 6 為 EN1 連接至 VIN1后的上電序列。圖 7 所示為EN1 與 VIN1斷開后的關斷序列。

序列器 IC 提高時序精度

在某些情況下，實現精密時序比降低 PCB 面積和成本更重要。對于這些應用，可以使用電壓監控和序列器 IC，比如在電壓和溫度范圍內，精度可達±0.8%的 ADM1184 四通道電壓監控器。或者，對于要求更加精確的上電和關斷序列控制的應用，可以使用帶可編程時序控制的 ADM1186 四通道電壓序列器和監控器。

ADP5034 四通道調節器集成了兩個 3-MHz、1200-mA 降壓調節器和兩個 300 mA LDO。典型的時序控制功能可以通過以下方式實現，采用 ADM1184 監控一個調節器的輸出電壓，并在被監測輸出電壓達到某個電平時，向下一個調節器的使能引腳提供一個邏輯高電平信號。這種方法（如圖 8 所示）可用于不具有精密使能功能的調節器。

結論

使用 ADP5134 精密使能輸入進行時序控制既簡單又輕松，每個通道只需要兩個外部電阻即可。而更加精密的時序控制則可以通過 ADM1184 或 ADM1186 電壓監控器實現。

作者簡介

Jess Espiritu [[email protected]]于 2005 年 7 月畢業于圣托馬斯大學，獲電子工程學士學位，畢業后即加入 ADI 公司。目前在 ADGT 擔任應用工程師一職。工作之余，Jess 喜歡打籃球、下棋。

本文轉自：輕松實現復雜電源時序控制