原创 实现电源时序控制2： 开/关的时序工作、计算和电路示例

从本文开始将介绍使用通用电源IC实现电源时序控制时时序电路的第二个例子。首先，确认要实现的电源时序规格，并通过控制模块来探讨其配置。

电源时序规格②

电源时序规格②与①一样有3个系统的电源时序，但时序不同。输入输出电压的规格、电源配置及时序如下：

规格②的设计由3个电源IC组成。电源IC假定为开关稳压器（DC/DC转换器）或线性稳压器（LDO）。作为电源IC的功能，需要可以控制输出的ON和OFF的使能引脚。

电源导通按照VOUT1、VOUT2、VOUT3的顺序，当VOUT1导通并达到设置电压时，VOUT2导通，同样，达到设置电压时VOUT3导通。关断时序与输入时序一样，按照VOUT1、VOUT2、VOUT3的顺序，当VOUT1关断完成后，VOUT2关断，然后VOUT3关断。

控制框图②

下面是实现了时序规格②的控制框图。

要实现时序规格②，除了3个电源IC之外，还需要2个Power Good功能、3个Discharge功能，另外还需要上拉电阻。框图是为了显示功能和工作而绘制的，在实际电路中，还需要其他外置元器件。下面介绍各功能和作用。

・DCDC 1、DCDC 2和DCDC 3 是独立的电源IC，它们的输出由使能（EN）引脚控制。
・Power Good 1和2用来在电源导通时监测DCDC的输出电压，当达到目标电压时，向接下来要启动的DCDC输出“High”（以下简称“H”）信号。
・在关断电源时，Power Good 1和2均用来监测DCDC的输出电压，当低于目标电压时，向接下来要关断的DCDC输出“Low”（以下简称“L”）信号。
・Discharge模块通过在关断电源时快速释放DCDC输出电容器中的充电电荷来降低输出电压，使电源时序正常工作。

在该框图中，DCDC模块的EN和VOUT之间、Power Good模块的IN和PGOOD之间、以及Discharge模块的IN和OUT之间被设计为正逻辑。也就是说，在“H”时，DCDC处于使能状态，Power Good处于达到目标电压状态，Discharge处于输出为ON的状态。此外，Power Good模块的PGOOD引脚（输出）和Discharge模块的OUT引脚采用集电极开路或漏极开路形式。

电源时序规格②：电源导通时的时序工作

如上一篇文章所述，规格②的时序是1.2V、1.5V、3.3V这三个系统的输出按照该顺序依次导通并按相同顺序依次关断。下面分步讲解电源导通时的时序工作（关断时的时序工作将在下一篇文章中进行讲解）。在下面的讲解中，将施加1.2V的工作表述为“第一阶段”，将施加1.5V的工作表述为“第二阶段”，将施加3.3V的工作表述为“第三阶段”，将三个系统均导通的状态表述为“电源工作时”。在图中，与各阶段的说明相对应的部分用红色来表示。

在初始状态下，Enable引脚为“L”电平，三个DCDC输出均为零。

第一阶段电源导通时的工作

• 1) 将Enable设置为“H”电平以启动电源。
• 2) DCDC 1的EN引脚变为“H”电平，因此DCDC 1启动。
• 3) 当DCDC 1的输出电压从0V上升到1.2V时，Power Good 1的输出由“L”电平变为“H”电平，下一级的DCDC 2的EN引脚变为“H”电平。

第二阶段电源导通时的工作

• 1) DCDC 2的EN引脚变为“H”电平，因此DCDC 2启动。
• 2) 当DCDC 2的输出电压从0V上升到1.5V时，Power Good 2的输出由“L”变为“H”，下一级DCDC 3的EN引脚变为“H”。

第三阶段电源导通时的工作

• 1) DCDC 3的EN引脚变为“H”电平，因此DCDC 3启动。
• 2) DCDC 3的输出电压从0V上升到3.3V，至此，三个系统的电源均处于工作状态。*参见“电源工作时的主要节点状态”图。

以上是使用通用电源IC实现电源时序控制时电源时序规格②的电源导通时的时序工作。在下一篇文章中，将会介绍使用通用电源IC实现电源时序控制时关断时的时序工作。

电源时序规格②：电源关断时的时序工作

如此前的文章所述，规格②的时序是1.2V、1.5V、3.3V这三个系统的输出按照该顺序依次导通并按相同顺序依次关断。在说明中，将关断1.2V的工作表述为“第一阶段”，将关断1.5V的工作表述为“第二阶段”，将关断3.3V的工作表述为“第三阶段”。在各阶段的图中，与说明相对应的部分用红色来表示。

●第一阶段电源关断时的工作

• 1) 将Enable引脚设置为“L”电平以关断电源。
• 2) DCDC 1的EN引脚变为“L”电平，因此DCDC 1关断。
• 3) 同时，Discharge 1的IN引脚也变为“L”，因此Discharge 1的OUT引脚变为低阻抗。这使得DCDC 1的输出电压快速向0V变化。
• 4) 当DCDC 1的输出电压变低时，Power Good 1的输出电压由“H”变为“L”，因此下一段DCDC 2的EN引脚和Discharge 2的IN引脚变为“L”。

●第二阶段电源关断时的工作

• 1) DCDC 2的EN引脚变为“L”电平，因此DCDC 2关断。
• 2) 同时，Discharge 2的IN引脚也已变为“L”，因此Discharge 2的OUT引脚变为低阻抗。这使得DCDC 2的输出电压快速向0V变化。
• 3) 当DCDC 2的输出电压变低时，Power Good 2的输出电压由“H”变为“L”，因此下一段DCDC 3的EN引脚和Discharge 3的IN引脚变为“L”。

●第三阶段电源关断时的工作

• 1) DCDC 3的EN引脚变为“L”电平，因此DCDC 3关断。
• 2) 同时，Discharge 3的IN引脚也已变为“L”，因此Discharge 3的OUT引脚变为低阻抗。这使得DCDC 3的输出电压快速向0V变化。
• 3) 这样就完成了三个系统所有的电源关断工作。

以上是使用通用电源IC实现电源时序控制时电源时序规格②的电源关断时的时序工作。下一篇将会探讨使用通用电源IC实现电源时序控制时实际的电路和常数等的设置示例。

电源时序规格②：实际的电路和常数计算示例

实现电源时序②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。

●Power Good模块

有两个Power Good模块。在规格①中，Power Good功能是使用电压监控IC BD4142HFV实现的，但在规格②中，则由下图所示的同相迟滞比较器实现，IC则使用比较器IC BA8391G。

启动时的检测电压VH和关断时的检测电压VL之间设有较大的迟滞电压。这使得通过1个器件来检测启动时和关断时的电压并输出控制信号成为可能。

下面以上述电路示例中的VOUT1为例，计算每个常数。VOUT1为1.2V，IC1的PGOOD设置为在达到输出电压的90%时输出一个标志。启动时的检测电压VH为1.2V×0.9，即1.08V。关断时的检测电压VL设置为0.5V。这是即使在每个电源之间施加反向电压，寄生元件大概也不会导通的电压。

比较器的阈值电压VTH设置在VH和VL之间的中点，如下所示。该值可以通过公式2-1来计算。

另外，VTH也可以用公式2-2来表示，当为了求得R2而将公式2-2变形后，就成为公式2-3。

设R1为47kΩ，VCC由VIN提供所以是5V，R2根据以下公式变为8.8kΩ。从E24系列电阻阻值速查表中选择标称电阻值9.1kΩ。

R3选择与反相输入引脚（－IN）的阻抗相同的产品，以抵消输入偏置电流。根据公式2-4得出的值为7.6kΩ，从E24系列电阻阻值速查表中选择标称电阻值7.5kΩ。

计算同相迟滞比较器的VH和VL的常用计算公式为2-5和2-6。当这些公式被转换为计算R4和RPULLUP的公式时，就会变成公式2-7和2-8。

将前面求得的常数代入公式2-7和公式2-8，再求出剩余值。

对VOUT2的Power Good模块也按照相同的步骤进行常数计算。请参考本文开头给出的整体电路示例。

●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。这部分与规格①相同。

电源时序规格②：实际工作示例

下面的电路是实现上一篇中的的电源时序②的电路示例。在这里再次给出是为了便于确认电路工作。

实现电源时序②的电路示例

实现电源时序②的工作波形如下所示。

当VOUT1低于Power Good模块IC1的阈值VL（即0.5V）时，IC1的OUT输出会禁用DCDC 2，同时导通放电电路，以降低VOUT2。

当VOUT2低于Power Good模块IC2的阈值VL（即0.5V）时，如前一阶段一样，IC2的OUT输出会禁用DCDC 3并导通放电电路以降低VOUT3。

这样就完成了三个关断时序并关闭所有输出。

来源：techclass.rohm