电源时序规格①:电路和常数计算示例

使用通用电源IC实现电源时序控制的电路

本文的关键要点

・使用通用电源IC实现电源时序控制时,实现电源时序①的电路由DCDC×3、Power Good模块×4、放电电路×3和二极管组成。

上上篇文章上一篇文章中,已经介绍了使用通用电源IC实现电源时序控制时电源时序规格①的电源导通时和关断时的时序工作。本文将介绍实现这些时序的实际电路示例以及各种设置所需的常数计算。

电源时序规格①:实际的电路和常数计算示例

实现电源时序的电路示例如下所示。三个系统的DCDC 1~3假定为开关稳压器或线性稳压器(LDO)。每个DCDC都有使能(EN)引脚,可以控制输出的开和关。

实现电源时序①的电路示例

●Power Good模块

共有4个Power Good模块,是使用电压监控ICBD4142HFV来实现Power Good功能的。IC1和IC3用于检测电源导通时DCDC输出电压是否上升到设定值,IC2和IC4用于检测电源关断时DCDC输出电压的下降情况。下图为包含BD4142HFV内部功能模块在内的Power Good电路。

由BD4142HFV组成的Power Good功能

该IC内置有迟滞比较器,基准电压为0.5V(见IC功能模块),可以使用外置分压电阻设置想要检测的电压。用来检测DCDC输出电压上升情况的IC1和IC3,需要根据DC/DC的输出电压进行该设置。检测电压VPGOOD可通过公式1-1来计算。

时序电路示例的VOUT1为1.2V,IC1的PGOOD设置为当达到输出电压的90%时输出一个标志。如果检测电压设置得过高(如95%),当输出电压因负载波动而瞬间下降时,PGOOD输出将变为“L”,会造成后段DCDC瞬断的问题。因此需要在了解了DCDC的负载波动和压降(负载响应)特性后,再确定检测电压。

在90%时的检测电压为1.2V×0.9=1.08V。电阻值可以根据公式1-1来计算。计算出来的电阻值已在电路示例的IC1处标出,公式1-1中的R2对应于电路示例中的R6:15kΩ+R7:82Ω,R3对应于R8:13kΩ。将这些值代入后公式如下,结果表明该常数是可以获得所需的1.08V的常数。

从公式中可以看出,需要针对VPGOOD确定电阻值,以使R2和R3施加到IN引脚的分压电压变为内部基准电压0.5V。电压是由电阻比决定的,但由于该分压电阻也是DCDC的负载,因此采用10kΩ级的电阻值比较合适。但是,R2和R3的总和要在300kΩ以内。如欲了解更详细的信息,请参阅IC的技术规格书

这样,基本的常数就确定了,但作为设计,还需要确认设置值(检测电压)的容差。BD4142HFV的检测电压容差为±1.8%。因此,PGOOD的范围是从88.4%(90%-1.8%=90×0.982)到91.6%(90%+1.8%=90×1.018)。

另外,由于有10mV的迟滞,因此检测解除电压为90%×(0.5V-10mV)÷0.5V=88.2%,范围为88.2%×0.982=86.6%到88.2%×1.018=89.8%。

此外,BD4142HFV在PGOOD标志输出中也可以有延迟时间tDELAY。在这种情况下,要将电容器C2连接到DLY引脚。延迟时间和电容器C2的值可以通过公式1-2来计算。

当DCDC的输出电压降至约0.5V以下时,在电源关断时工作的PGOOD的IC2和IC4将会停止检测(PGOOD输出将从“H”变为“L”)。这是直接使用BD4142HFV已设置好的检测电压。

●放电电路

在该电路中,分立结构的放电电路连接到每个DCDC。如下图所示,该电路由NPN晶体管和电阻组成。第一段的晶体管是简单的逆变器电路,第二段是集电极开路开关。第二段导通时,在DCDC关断时主要是释放输出电容器的残余电荷,使VOUT迅速下降。输出电压的下降时间根据与第二段晶体管的集电极串联的电阻(下图中的R4)值来调整。


放电电路

●二极管

时序电路示例中各处的二极管用于控制逻辑工作。由于二极管的正向电压VF会影响“L”电平的信号电压,因此需要使用VF较低的肖特基势垒二极管来确保“L”电平的电压值。

对使用通用电源IC实现电源时序控制时实现电源时序①的整个电路、以及作为DCDC之外的外围电路的Power Good模块、放电电路、二极管的介绍就到这里。

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