单片式降压型稳压器为DSP提供片内电源排序

虽然对任何给定的DC/DC转换器而言可以在外部对启动和停机情况进行跟踪，但是电源排序要求会因系统的不同而存在差异。现有的解决方案包括：可通过一个可编程接口或多个外部元件进行配置的特殊应用标准产品(ASSP)、基于可编程微控制器的方案以及FPGA方案。

在最简单的工作模式下，基本电源排序器将首先接通第一个电源，然后在等待一个指定的已编程延迟时间后接通第二个电源，并依此类推。但是，这种方法并不稳定，而且有可能在多数系统中产生灾难性的后果。基本的电源排序器可以通过实现软起动(采用一个无任何反馈的固定模式)在这个方法上加以改进。大多数应用都需要这样一个排序器以确保所有的电源能够依据各自的斜率(严格受控)一同上升，而且同时相互跟踪。这种方法将最大限度地减小各电源间的瞬时电压差，从而降低器件闩锁效应和器件受损的可能性。

或者，换句话说，电压的跟踪要求通常规定两个电源之间的电压差一定不能超过某一特定值。这一约束条件在所有时间段内(上电、断电和稳态操作)都适用。与此不同，电源排序要求则规定了电源上电和断电顺序。图1显示了各种跟踪和排序情形。

对不良跟踪或排序进行的补偿通常会对系统中的器件造成无法挽回的损坏。FPGA、PLD、DSP和微处理器通常都会在内核与I/O电源之间布设二极管，作为ESD保护元件。如果电源违犯了跟踪要求并向保护二极管施加正向偏压，那么器件就有可能受损。

图1. 电源电压跟踪类型

给内部二极管(无论是保护二极管还是其它CMOS工艺二极管)施加正向偏压有可能触发闩锁，从而损坏整个器件。在其他场合，当I/O电源电压在内核电源电压之前上升时，内核中未定义的逻辑状态就会在I/O电路中引发过大的电流。即使当系统中的单独元件并不需要电源跟踪或排序的时候，整个系统也有可能为了实现正确操作而要求进行电源排序或跟踪。例如，系统时钟有可能需要在逻辑块上电之前起动。

当为任何给定应用选择特定解决方案时，需要考虑的较为重要的因素之一是控制电源上升的方法。对上升斜率而言存在一种取舍，即电源必须在器件和整体系统所要求的最小时间内进入调节状态；但是斜率越大，去耦电容器所承受的应力就越大。通过选择一个允许设置斜率的排序器，设计师就能够优化取舍、最小化元件成本并且提高可靠性。最后，电源排序器所具有的斜率控制精度也是一项关键性的考虑。

凌特公司推出的器件具有执行片上跟踪的能力，旨在为实现简单而有效的电源排序方法创造条件。LTC3416便是这样一款产品。LTC3416是一款单片式、恒定频率、电流模式降压型转换器，频率范围在300kHz～4MHz之间，易于电源排序。强制连续操作可使LTC3416在整个负载范围内保持恒定频率，从而使其能够更加容易地滤除开关噪声并减轻射频(RF)干扰，这对电磁干扰(EMI)敏感的应用来说非常重要。此外，LTC3416还可以在一个2.25V至5.5V的输入电压范围内工作，并能够生成一个0.8V～5V的输出电压(如图2所示)。

图2：一款具有跟踪能力的2.5V～1.8V/4A降压型稳压器

向LTC3416的TRACK引脚施加一个斜坡电压就可以进行电压跟踪。当TRACK引脚上的电压低于0.8V时，反馈电压将被调节至该跟踪电压。当跟踪电压超过0.8V时，跟踪电路被停用，而且反馈电压将被调节至内部基准电压。

电压跟踪通过将一个额外的检测电阻分压器连接至I/O电源电压得以实现。该分压器比例应该与LTC3416的反馈电阻分压器比例相同。图1所示电路为一个1.8V降压型DC/DC转换器跟踪一个2.5V I/O电源电压的情形。该电路可在2.25V～5.5V的输入电压范围内运作，并在高达4A的负载电流下提供1.8V的已调输出。

具有电压跟踪能力的LTC3416非常适用于那些包含了以微控制器为基础的电路并带有双电源架构的应用。其高开关频率和内部的低导通电阻RDS(ON)电源开关允许LTC3416能够为那些具有电源排序要求 的系统提供一个占位空间小的高效解决方案。

作者: Tony Armstrong，电源产品业务部产品营销经理，凌特公司

E-mail: tarmstrong@linear.com