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现代电子系统板的三种测序解决方案介绍

出处:电子发烧友 发布于:2019-03-08 14:33:03 | 78 次阅读

现代电子系统板需要多个非隔离负载点(POL)稳压器来为众多IC供电,如微处理器,存储器,逻辑等。许多IC需要多个电压。例如,微处理器的核心需要1.8 V或更低,I/O需要2.5 V或更高。在提供这些多个电压的同时,系统设计人员还必须确保在上电和断电阶段电压处于正确的顺序。事实上,有三种不同类型的测序解决方案:顺序,比率和同步。

设计人员必须使用单独的电路在上电和断电模式下正确协调和排列电路板上的所有电压,或使用具有内置排序功能的稳压器模块。

测序技术

在应用三种测序技术中的任何一种之前,用户应该对每种方法有基本的了解,并知道何时使用一种方法而不是另外两种方法。由GE Energy(以前称为Lineage Power)生成的题为“多个模块的测序指南”的应用说明¹(AN04-008)提供了帮助,简要讨论了所有三种测序技术。

图1描述了应用笔记中描述的顺序方法。在该方案中,核心电压通常首先出现并在上电期间达到其最终调节值。接下来是第二个电压,如图1所示为VI/O,在指定的延迟后达到最终值。在掉电期间,电源电压的排序顺序相反。

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图1:顺序启动的电压波形。

第二种技术称为比率测序方法,其中两种电源电压同时达到调节点。但是,如图2所示,内核和I/O电压具有不同的摆率,使两个电压几乎同时达到其调节点。在比率关断期间,两个输出电压在同一时刻开始斜坡下降,但具有不同的摆率,因此它们几乎同时达到零。

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图2:在比率测序中,两个电源电压同时达到调节点。

第三种测序方法是同时启动或电压跟踪。在这里,两个电压都以相同的压摆率开始上升。在核心或较低电压达到其调节水平后,I/O电压以相同的转换速率继续,直到达到其自身的稳压电压(图3)。在断电排序期间,这种安排是相反的。

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图3:在同步排序中,两个电源电压都以相同的压摆率开始斜坡上升。

设计实例

GE Energy等电源制造商提供具有内置排序功能的非隔离负载点(POL)转换器模块,GE称之为EZ-SEQUENCE。 GE Energy提供多种产品线,将这种额外的灵活性融入负载,这些负载需要在上电和下电阶段精确测量电压。具有内置EZ-SEQUENCE功能的三个GE系列包括TLynx,Austin Lynx II和Austin MegaLynx。该测序功能可帮助工程师实施前面讨论的三种测序类型中的任何一种。

所有TLynx模块中的ON/OFF控制都可以使用外部逻辑控制以所需的顺序打开和关闭它们。它通常用于实现顺序排序方法。通常,逻辑电平信号以转换器的接地引脚为参考。此外,根据非隔离POL模块的类型,逻辑可以是正或负用于远程开/关控制。

为了实现比例或同步/跟踪排序方法,需要在启动和关闭期间更精确地控制输出电压的时序和斜率。因此,该功能通过名为SEQ的附加引脚实现。当电压施加到SEQ引脚时,输出电压一对一地跟踪该电压,直到输出达到设定点电压。只要使SEQ电压的最终值高于模块的设定点电压,这就允许以受控方式提出输出电压。

比率测序的电路配置如图4所示。如图所示,SEQ引脚上的比例电压产生两种不同的输出压摆率,每个模块在大约相同的瞬间达到其设定点电压。/p》

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图4:通过将与标称输出电压成比例的控制电压施加到电源模块SEQ引脚来实现比例测序。

图5中绘制了具有控制电压的SEQ引脚的比率启动序列以及具有相同上升时间的结果输出电压。

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图5:图4中两个模块的比率启动的示波器图。上部波形显示跟踪电压,而两个下部波形是输出电压。

引用的应用笔记¹还提供了同时启动三个模块的电路配置。在该同时排序中,电路使用最高电压输出模块作为其他模块的SEQ引脚上的控制电压。这可确保所有输出跟踪最高电压,直到其设定点电压。下部输出模块的ON/OFF引脚接地或保持开路以保持模块开启,因为这些模块的输出现在通过SEQ引脚控制。

总之,电路板设计人员不仅要提供多个电压,还要确保在上电和断电期间为每个多电压IC提供正确的电压排序。电源模块中的EZ-SEQUENCE等内置电压排序功能使系统电源设计人员的工作更轻松。通过使用序列引脚和所讨论的示例中所示的电路,可以支持所有三种类型的序列 - 顺序,同步/跟踪和比例 - 。

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