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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