DCP0105系列在电子产品上下电控制中的应用

简介：采用DC/DC器件DCP0105B来控制电子产品内部不同电源系统配电时序,从而提高电子产品在上下电过程中的可靠性和安全性。

1 引言

电子产品在上下电过程中是一个暂态过程,其逻辑控制是个复杂状态。在一些工业控制和军事应用领域,有些控制对象有严格的逻辑要求,不允许在此过程中有异常输出。同时在另外一些特殊运用领域对产品的安全性有特殊的要求,内部的部分逻辑或功能电路失效也会导致致命的危害,如运载火箭、导弹等。

以上这些电子系统如果是多电源系统,在设计时就必须考虑在产品上、下电过程中内部各档电源上、下电的先后次序,即产品配电的时序。同时如果该多电源是不共地系统,还必须考虑配电控制的地线隔离问题。

本文将介绍一种通过TI公司(原BB公司)的DC/DC器件DCP010512DBP来控制电子产品内部多电源上下电次序,从而保证产品控制输出的可靠性和产品的安全性。

2 DCP010512DBP特点及控制上下电原理

TI公司的DCP01B系列IC是一种小封装的1W可控DC/DC隔离转换器,隔离电压可达1000V,具有转换效率高(可达85%)、热保护、短路保护、可同步可控方式工作、EMC标准符合EN55022 CLASS B、元器件标准符合UL1950的特点。封装为DIP14(部分GULL-WING)。可运用于电源转换、地线环路消除(隔离)、数据获得、工业控制和测试设备上。该系列DC/DC转换器输入电压有+5V、+12V、+15V和+24V,转换输出电压有+5V、+12V、+15V。

DCP010512DBP是DCP0105系列产品中的一种,输入电压为5V,输出电压为双端：+12V,-12V,隔离电压为1000V。

采用DCP010512DBP控制上下电是利用DCP内部的看门狗电路。DCP器件内部逻辑功能参见图1。DCP的Vout输出是受SYNCin和VCC控制,且控制延时只有2us。内部看门狗电路监测VCC的电压,当VCC电压高于4V,这时如果SYNCin为高电平,DCP内部的起振电路工作,DCP010512DBP的DC/DC次级Vout便有+12V的输出。也就是说在上电过程中即使控制端SYNCin失控状态,在VCC到达4V以前,DCP的输出仍为低。而一般的电子系统VCC电压建立过程是毫秒级的,而TTL的逻辑电路在VCC达到3.5V以上便可建立稳态。如果用DCP的次级去控制大功率的电源,就能通过DCP的这个特性保证在逻辑控制系统稳定后再保证其他系统配电工作,从而完成电子系统上电过程的配电次序的硬件控制。同理,在下电过程中,当系统的VCC下降到4V以下后,看门狗起停振作用,这时DC/DC的次级没有输出,而此时逻辑TTL的控制电路还在正常的工作区域,当VCC降到3V以下逻辑控制失控时,DCP的次级早已没有输出,用于对其他电源的控制,也不会有输出,从而保证在下电过程中逻辑控制电路失控前,其他电源系统下电,不会有异常输出。

图1 DCP内部逻辑原理图

3 DCP控制上下电电路实例及分析

图2是一个双电源的电子产品内部逻辑示意图,其中+J和+B为两档不共地+28V的直流电源,+J通过DC/DC变换产生 逻辑控制电路用VCC,而+B为该电子产品驱动电路电源,负载较大。Qp为N-VMOS大功率管,而虚线部分电路为输出控制示意电路,该输出部分电路可能为多套,因此用?表示为其中某1套。其中Q?为输出驱动开关管,C?为逻辑电路产生的对开关管Q?控制信号,而O?为开关管Q?的输出信号。

图2 采用DCP控制+B上电时序逻辑图

如不采取上述电路,在系统供电时,+B电源先上电,C?在上电过程中可能有个暂态过程,在O?端就可能有信号输出;同理在+B未下电,而+J先下电,也可能因C?端下电过程失控而导致O?有异常输出。

在采用了图2电路控制后,+J电源变换的VCC在到达4V前,DCP010512DBP尚未开始工作,因此虽然+B电源已上电,但+B`电源未上电,所以不管这时C?的信号是不是正常,O?都能保证没有输出,只有在VCC到达+4V后,这时C?的控制信号已完成初始化控制,这时再接通+B`电源,就能保证O?端的输出受控;同理,在下电过程中当VCC低于+4V时,+B`电源先切断,这时逻辑电路还是正常状态,当VCC下降至+3V以下时,C?出现异常,则O?端也能确保无异常输出。

如果逻辑电路初始化较复杂或运用在一个嵌入式控制系统中,还可以通过对DCP的SYNCin引脚控制完成对+B电源的配电控制,确保产品内部电源控制的安全、可靠。

由于DCP0105的输入输出是隔离的,因此采用如图2电路,+J和+B电源仍然保持不共地的状态。

4 结束语

多电源系统的电子产品在上下电过程中会产生一个复杂的暂态过程,有时会出现设计者所不曾预见或不允许出现的状况。本文介绍采用TI公司的DCP0105系列器件对不共地多电源系统进行上、下电次序的管理可确保这个暂态过程输出的正确、可控,从而通过设计达到提高产品可靠性和使用安全性的目的。