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利用單片式降壓型穩(wěn)壓器為DSP提供片內(nèi)電源排序

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

在最簡單的工作模式下,基本電源排序器將首先接通第一個電源,然后在等待一個指定的已編程延遲時間后接通第二個電源,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^實現(xiàn)軟起動(采用一個無任何反饋的固定模式)在這個方法上加以改進。大多數(shù)應(yīng)用都需要這樣一個排序器以確保所有的電源能夠依據(jù)各自的斜率(嚴格受控)一同上升,而且同時相互跟蹤。這種方法將最大限度地減小各電源間的瞬時電壓差,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。

對不良跟蹤或排序進行的補償通常會對系統(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在內(nèi)核與I/O電源之間布設(shè)二極管,作為ESD保護元件。如果電源違犯了跟蹤要求并向保護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,從而損壞整個器件。在其他場合,當I/O電源電壓在內(nèi)核電源電壓之前上升時,內(nèi)核中未定義的邏輯狀態(tài)就會在I/O電路中引發(fā)過大的電流。即使當系統(tǒng)中的單獨元件并不需要電源跟蹤或排序的時候,整個系統(tǒng)也有可能為了實現(xiàn)正確操作而要求進行電源排序或跟蹤。例如,系統(tǒng)時鐘有可能需要在邏輯塊上電之前起動。

當為任何給定應(yīng)用選擇特定解決方案時,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)所要求的最小時間內(nèi)進入調(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。通過選擇一個允許設(shè)置斜率的排序器,設(shè)計師就能夠優(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關(guān)鍵性的考慮。



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