多个电压系统需要电源电压排序

以下应用笔记讨论了用于电源排序和复位输出排序的多种方案。它讨论了使用分立解决方案与集成度更高的解决方案的优缺点。MAX6819/MAX6820为多电源系统排序提供了一种极佳的方法。MAX6391/MAX6392具有时序输出，可用于多电压和/或多处理器系统。MAX16029为多达<>个电源排序提供节省空间的方案。

许多应用在上电和关断期间需要一个受控的周期。对于采用双极性电源电压工作的旧器件（如DG401开关），应先施加最正电压，其次是逻辑电源（可能），最后施加负电源电压。违反此规则可能会导致半导体内部“闩锁”。

由于外部阻塞二极管（添加用于防止闩锁效应）会限制可用的模拟输入范围，因此首选方法是控制向芯片施加电源电压的顺序。受控电源排序对于许多面向计算机的系统的操作至关重要。例如，DSP和其他多电压微处理器通常需要在施加内核电压之前存在其I/O电压，反之亦然。另一个需要排序的应用是包含辅助控制器（如图形控制器）和主 CPU 的威廉希尔官方网站 板。为避免图形显示屏上的输出不受控制，CPU 必须在图形控制器通电或释放复位之前启动并运行。

新的IC系列简化了需要多个电源的系统的排序功率。我们将在讨论分立元件方法后介绍这些新型IC及其实现。

简单的遥控方法

对同一电源轨上两个或多个威廉希尔官方网站 的电源电压进行排序的一种简单方法是，通过在电源线上的地上增加一个串联电阻和电容器，在它们之间引入延迟。每条生产线只需要两个分立器件（图1）。但是，这种技术有许多缺点：您应该仅将其用于信号延迟，而不是用于电源延迟。

图1.通过电源线中的RC延迟进行电源排序。

延迟取决于电源电压的上升时间。RC方法不适合为独立于主3V电源的3.5V电源电压增加延迟，因为即使有延迟，3.3V也可能首先出现。5V可能根本不会出现，这不会阻止3.3V施加到设备上。如果3.3V来自5V，这种方法可能是可以接受的，但您仍然必须考虑电阻中的功率损耗。另一个考虑因素是，关断时的延迟电源电压仍然比首先出现的电源电压更长。

防止一个电源先于另一个电源上电的更可靠方法是监控主电源，以确保它在第二个电源接通之前首先启动并达到一定水平。增加一个小的延迟可提供额外的可靠性优势。图2说明了这种方法，例如，电源稳压器位于远程电源中，因此无法访问。

图2.通过RC、比较器和MOSFET驱动器进行电源排序。

比较器负输入端的基准电压设置V要达到的电平抄送- V之前CC2打开。另一个输入上的 RC 组合会增加触发器的延迟。一个 n 沟道 MOSFET 开关保证 V 内没有电流流动CC2线路，当电源关闭或 V 时CC1尚未达到所需的电压。为了充分增强 MOSFET 开关，驱动器产生的栅极-源极电压 （V一般事务人员） 超过 VCC2几伏特。最简单的驱动器可以是使V加倍的电荷泵CC2，比较器通过电荷泵的关断引脚打开和关闭。

这种方法还保证了 VCC2在 V 时关闭CC1不存在。尽管如此，时序仍然取决于V的上升时间CC1，设计人员可能无法访问。这种布置允许较短的间隔 - 取决于RC组合和V的下降时间CC1-其中VCC2存在且无 VCC1.另一个缺点是，至少需要五个组件才能实现此功能。

尝试使用p沟道MOSFET实现上述威廉希尔官方网站 （以消除MOSFET驱动器）会导致以下问题。上电时无法保证PMOS器件完全闭合，因为栅极和源极电压的上升时间可能不同，或者必须单独控制。可能的结果是上电时的输出毛刺，在栅源电压（V一般事务人员） 足够小，可以闭合 MOSFET。在低电压下，电源路径中可能会出现额外的电阻，因为 V一般事务人员不够大，无法完全增强p沟道MOSFET。

上述威廉希尔官方网站 可以使用标准复位IC轻松升级，结果是外部元件更少（图3）。替代产品包括MAX809（包括基准电压源、比较器、固定延迟时间和复位门限）和MAX6301，其门限和复位时间均可调节。然而，主要优点是更精确可调的时序，也与电源电压上升和下降时间无关。此外，VCC2V 一关闭CC1低于某个阈值，因此 VCC2没有 V 就永远不会存在CC1.

图3.使用复位 IC、驱动器和 MOSFET 进行排序。

电源稳压器排序

许多升压和降压稳压器包括一个关断引脚，可用于电源排序。首先，您应该检查相关器件是否完全关断，或者输出端是否仍然存在输入电压（目前许多升压稳压器都是这种情况）。使用合适的稳压器，只需在一个稳压器的关断输入端使用 RC 网络即可实现所需的排序（图 4）。RC 延迟确保 VCC1出现在 V 之前CC2.至于上面提到的其他RC威廉希尔官方网站 ，VCC2延迟时间也取决于 VCC1上升时间在掉电时，VCC2可能比 V 存在的时间更长CC1.

图4.带功率调节器的 RC 排序。

为了获得更好的可靠性，具有集成延迟的复位 IC 可以控制功率稳压器的关断引脚（图 5）。优点包括定义的时序行为、受控关断以及保证 VCC2在 V 之前关闭CC1.

图5.使用电源稳压器复位排序。

MAX6819只需几个外部元件即可控制威廉希尔官方网站 板上各种电源线的上电/关断周期。在监视初级电源电压时，这些器件通过外部 n 沟道 MOSFET 开关使能/禁用次级电源电压（图 6）。威廉希尔官方网站 功能如上所述，但工作量要少得多。MOSFET 驱动器，具有 V 的稳压电荷泵一般事务人员= 5.5V，与必要的电容器一起集成在此SOT23器件中。

图6.MAX6819的电源排序

排序器确保 MOSFET 始终具有所需的最小电压一般事务人员增强型，可最大限度地降低 MOSFET 中的损耗并确保低漏源阻抗 （RDS（ON）).MAX6819的出厂设置延迟时间为200 ms，该延迟时间发生在初级电压升至设定门限以上之后，电荷泵驱动外部MOSFET开关之前。

MAX6819还具有使能输入，可以覆盖内部威廉希尔官方网站 并关断或使能外部MOSFET。MAX6820允许用户使用一个小的外部电容简单地调整延迟时间。如果一个电源大于2.125V，则任一VCC1或 VCC2可充当主电源，从而触发次级电源的开关。

由于有些系统必须对两个以上的电源进行排序，MAX6819和MAX6820支持菊花链（图7）。只要开关上游的电源未达到其正常工作电压，并且相关的延迟时间尚未过去，所有上游电源开关都将被禁用。

图7.对三个电源进行排序。

对多个电源进行排序

具有两个以上电源的现代系统现在很常见。这些电源通常具有上电排序要求。MAX16029四路电压监控器/定序器威廉希尔官方网站 可以满足这一要求，提供通用且节省空间的解决方案（图8）。MAX16029采用TQFN封装，可对多达<>个电源电压进行排序，上电延迟可调。

图8.对四个电源进行排序。

重置排序

如果必须控制复位时序而不是电源，则需要复位时序器。例如，如果主 CPU 必须在从属 CPU 或背板 ASIC 之前启动并运行，则此功能是必需的。通过级联两个或多个复位IC（如MAX812）来实现所需的时序控制，这些IC包括一个手动复位输入（MR）。当第一个电源电压上升，并且第一个复位IC将其复位输出拉高时，第二个IC的MR被释放，内部定时器开始运行。延迟时间过后，第二次复位被取消置位。

MAX6391/MAX6392双电压μP监控威廉希尔官方网站 具有时序输出，在单芯片中提供了相同的功能，但具有一定的灵活性（图9）。这些 SOT23-8 器件监视两个电源电压（主电源和从电源），并提供两个具有固定或可调超时周期的复位输出。

图9.利用MAX6391/MAX6392.<复位排序

当主电源下降或未达到其工作电压时，芯片将两次复位。只要主复位被置位，就不能取消从复位。在上电和关断时，顺序复位输出确保当主器件未运行时，从器件永远不会导通。从器件的电压门限和超时周期可通过几个外部元件进行调节。

审核编辑：郭婷