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】benwenzhuyaojieshaoleruanqidongdianlusheji,jutizuoyongjiushiyongyudianyuanqidongshi,jianxiaolangyongdianliu,shishuchudianyahuanmanshangsheng,jianxiaoduishurudianyuandeyingxiang。qingkanruanqidongshiruhebangzhushaoluqi,tigaoshaoludewendingxinghekekaoxingde。
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、zhongshibuzu。nameruanqidongdianluyoushenmezuoyongne?dianyuandianluzhongtongchanghuicunzaidarongliangdianrong,geidianrongjiashangdianyashunjianxuyaohendadelangyongdianliu,henkenengzaochengshurudianyuandejiangdi。ruanqidongdianlujiushiyongyudianyuanqidongshi,jianxiaolangyongdianliu,shishuchudianyahuanmanshangsheng,jianxiaoduishurudianyuandeyingxiang。rangwomenyiqilaikankan,zaidianyuanshejilimian,jiaruleruanqidongdedianlu,shiruhebaozhangshaoluqiwendingshaolude。

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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