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(多图) 高可靠系统的电源电压监控和排序

来源:Maxim?? 2006年06月12日 ?? 收藏0

?????? 没有POK信号时,可以用电压检测器或POR监控电源输出,把检测器或POR输出连接到第2个电源的关断或使能输入引脚。当监视电压超过特定阈值时,第2 个电源开启。存在电源干扰时,特别是监控电压接近于门限值时,检测器会频繁地接通、关闭调节器。为了避免这种情况,上电复位电路可在一定程度上改善这种状况——这也是POR超时周期带来的好处。当被监控电压低于监控器的阈值时,POR输出在监控电压恢复到阈值电压以前保持复位状态,并在电压恢复正常后继续保持最小超时周期的复位状态。在超时周期内,监控电压必须保持大于复位阈值,从而解除复位状态,避免重复复位操作。利用POR产生关断或使能信号还允许用户控制导通时间,POR提供几微秒~1秒以上的超时周期。另外,电容可调的POR允许改变指定器件的超时周期。

图3. 带有POK输出的电源为电源排序提供一种简便方法。

图3. 带有POK输出的电源

为电源排序提供一种简便方法。

?????? 上电复位电路还可以控制其它电源的上电顺序。例如,在一个有3个电源供电的系统中,可以在第3个电源有效前使前两个电源有效。如果用不带POK输出的稳压器产生前两路电源,则可以用一个双电压POR监视它的两个电压。通过控制第三路电源的使能或关断引脚,使第三路电源顺序上电。为了对更多数量的电源进行顺序控制,可以采用多电压监控器件。例如,一个四电压检测器适合对4路电源排序。此外,可以采用具有不同延迟的多复位输出器件对多个电源进行顺序控制。

?????? 开关元件

?????? 使用"银盒" 或 "砖" 电源时,如果没有附加电路,有时无法以受控次序接通或断开每路电压。这种电源提供标准电压(如5V、3.3V、2.5V和1.8V),电压分布在整个系统中。例如,一个 "砖" 电源可为两片不同IC提供3.3V逻辑电源和1.8V核电源。有些情况下,这些IC需要不同的上电顺序;一个器件需要核电压先上电,而另一个器件则需要 I/O电源先上电。

?????? 这种情况下,电源排序可以通过一个外部开关元件控制电源的通/断。图4所示用一个电压检测器连接到MOSFET的栅极,此MOSFET用来控制VCC1的通/断。系统存在较高电压,能够提供足够的栅-源驱动时,可以选用n沟道MOSFET。但在上电过程中可能引发其它问题,上电期间,若VCC2先于VCC1达到足够高的电平,VCC2将驱动MOSFET使其导通,直到VCC1上升到足够高的电平,使电压检测器输出低电平。

图4. 系统存在较高电压时,电压检测器通过n沟道MOSFET可以控制低电压电源的上电顺序。

图4. 系统存在较高电压时,电压检测器通过n沟道MOSFET可以控制低电压电源的上电顺序。

?????? 同种类型的电路可以用一个电压检测器和一个p沟道MOSFET实现,不需要第2个较高电压。但是,此电路不适合低压电源。另外,p沟道MOSFET较高的导通电阻,使其对大功率应用不合适。

?????? 在多电压电源的排序应用中,比较简单、可靠的方法是利用MAX6891等器件实现监控和排序双重功能(参见)。这类IC用复位电路监控第一个电压来确定该电压是否在规定的范围内;当该电压达到指标要求时,IC通过其MOSFET驱动器接通MOSFET。内部电荷泵为第2路电源增加了一个固定电压,用于控制MOSFET的栅极,这有助于确保栅一源电压足够高,驱动MOSFET完全导通。

图5. 主电源上电后,MAX6819接通第二路电源。板上电荷泵增强MOSFET驱动,使其导通电阻最小。

图5. 主电源上电后,MAX6819接通第二路电源。板上电荷泵增强MOSFET驱动,使其导通电阻最小。

?????? 余量功能

?????? 很多电信、网络、存储和服务器设备在制造过程中往往采用余量测试规程,保证系统的可靠性。“余量”涉及系统(或处理器)的评估,使系统电源偏离标称电压进行评估。为了改变电压,通常用数字电位器或电流DAC调节DC-DC转换器的反馈回路。图6所示是电源余量控制的两种方法。另外,还可以通过一个数字接口编程电源输出。不同程度的余量控制包括 "合格/失效",对所有电源电压增加或减少±5%或±10%电平,和精细调节(电源以10mV或100mV步长增加或降低);后一种方法允许更详细地评估系统性能。


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