深度剖析電源軟啟動電路設計,看到不如學到!
發布時間:2015-08-25 責任編輯:sherry
【導讀】本(ben)文(wen)主(zhu)要(yao)介(jie)紹(shao)了(le)軟(ruan)啟(qi)動(dong)電(dian)路(lu)設(she)計(ji),具(ju)體(ti)作(zuo)用(yong)就(jiu)是(shi)用(yong)於(yu)電(dian)源(yuan)啟(qi)動(dong)時(shi),減(jian)小(xiao)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu),使(shi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)緩(huan)慢(man)上(shang)升(sheng),減(jian)小(xiao)對(dui)輸(shu)入(ru)電(dian)源(yuan)的(de)影(ying)響(xiang)。請(qing)看(kan)軟(ruan)啟(qi)動(dong)是(shi)如(ru)何(he)幫(bang)助(zhu)燒(shao)錄(lu)器(qi),提(ti)高(gao)燒(shao)錄(lu)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)的(de)。
軟啟動,相信硬件工程師都不會對這個名詞感到陌生。隨意打開一篇開關電源芯片的datasheet,都能看到對soft-start(軟啟動)的de描miao述shu。隨sui著zhe芯xin片pian集ji成cheng度du的de提ti高gao,軟ruan啟qi動dong電dian路lu也ye集ji成cheng到dao了le電dian源yuan芯xin片pian內nei部bu,這zhe樣yang在zai減jian輕qing工gong程cheng師shi工gong作zuo的de同tong時shi,也ye導dao致zhi部bu分fen工gong程cheng師shi對dui軟ruan啟qi動dong了le解jie不bu夠gou、重(zhong)視(shi)不(bu)足(zu)。那(na)麼(me)軟(ruan)啟(qi)動(dong)電(dian)路(lu)有(you)什(shen)麼(me)作(zuo)用(yong)呢(ne)?電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)中(zhong)通(tong)常(chang)會(hui)存(cun)在(zai)大(da)容(rong)量(liang)電(dian)容(rong),給(gei)電(dian)容(rong)加(jia)上(shang)電(dian)壓(ya)瞬(shun)間(jian)需(xu)要(yao)很(hen)大(da)的(de)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu),很(hen)可(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)輸(shu)入(ru)電(dian)源(yuan)的(de)降(jiang)低(di)。軟(ruan)啟(qi)動(dong)電(dian)路(lu)就(jiu)是(shi)用(yong)於(yu)電(dian)源(yuan)啟(qi)動(dong)時(shi),減(jian)小(xiao)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu),使(shi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)緩(huan)慢(man)上(shang)升(sheng),減(jian)小(xiao)對(dui)輸(shu)入(ru)電(dian)源(yuan)的(de)影(ying)響(xiang)。讓(rang)我(wo)們(men)一(yi)起(qi)來(lai)看(kan)看(kan),在(zai)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)裏(li)麵(mian),加(jia)入(ru)了(le)軟(ruan)啟(qi)動(dong)的(de)電(dian)路(lu),是(shi)如(ru)何(he)保(bao)障(zhang)燒(shao)錄(lu)器(qi)穩(wen)定(ding)燒(shao)錄(lu)的(de)。

對上圖電路簡單分析:當控製信號EN_VDDx為高電平時,Q2飽和導通,Q1柵極拉低,Q1迅速導通,電源VDD輸出到相應通道的 VDD_OUT並供給待燒錄目標板。這個看似簡單的電路,卻在進行多通道異步在線燒錄測試時出了非常不穩定的現象,到底是怎麼回事呢?我們用P800對4 個ARM核心板進行異步燒錄測試過程中,發現當其中一個通道插入並上電初始化時,其他通道會出現燒錄失敗的現象。由於4個通道的信號線相互獨立,隻有電源 VDD是共用的,因此我們猜測可能是ARM板上電初始化對VDD產生了幹擾並影響到了其他通道。為了驗證這一猜想,我們用示波器ZDS2022來觀察在 VDD_OUTx上電過程中VDD的變化,並捕獲到了下麵的波形圖。

從波形圖可以看到,在VDD_OUTx上升過程中,VDD從3.12V瞬間跌落至2.14V,再緩慢回升至3.12V,最大跌落幅度達 980mV.由於另外3個通道的電源也由VDD提供,因此這3個通道在線燒寫失敗也就在所難免。VDD_OUTx的上電為什麼會造成VDD跌落呢?觀察波形圖我們還可以發現,VDD_OUTx從0V上升到2V隻用了3μs,根據電容充電公式:I=C×dU / dt,VDD_OUTx的去耦電容4.7μF,據此估算出浪湧電流達3A!正如前麵所述,過大的浪湧電流最終造成了輸入電源的降低。為了限製浪湧電流,可以將軟啟動引入開關電路中,利用Q1的導通阻抗RDS(on)隨VGS變化的特性,通過延緩Q1導通的速度,使VDD_OUTx緩慢上升到VDD.引入的軟啟動電路如下圖的C1、R4所示。

當Q2集電極變低時,C1通過R4放電,Q1柵極電壓隨之緩慢下降,從而控製Q1緩慢導通,使VDD_OUTx不會發生突變。用示波器ZDS2022觀察VDD_OUTx上電過程中VDD的變化,得到如下波形。

和加入軟啟動之前的波形圖對比可以看到,VDD_OUTx的上升時間延長到了400μs,VDD的de跌die落luo問wen題ti也ye得de到dao明ming顯xian改gai善shan。經jing過guo長chang時shi間jian反fan複fu測ce試shi,都dou沒mei有you再zai出chu現xian燒shao錄lu失shi敗bai現xian象xiang。就jiu是shi這zhe樣yang一yi個ge不bu起qi眼yan的de軟ruan啟qi動dong電dian路lu,卻que大da大da提ti升sheng了le編bian程cheng器qi燒shao錄lu的de穩wen定ding性xing。生sheng活huo中zhong的de一yi些xie小xiao細xi節jie總zong能neng給gei人ren帶dai來lai意yi想xiang不bu到dao的de驚jing喜xi,工gong作zuo也ye是shi如ru此ci。
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