導語：電源跟蹤(zong)技術一文來源于(yu)網友(you)上傳，不代表本站(zhan)觀點，若需要原創文章可(ke)咨詢客服老(lao)師，歡迎參考。

---微(wei)處理器(qi)、FPGA和(he)(he)ASIC在(zai)上(shang)(shang)電(dian)(dian)和(he)(he)斷(duan)電(dian)(dian)期間(jian)(jian)通常要(yao)求(qiu)內核與I/O電(dian)(dian)壓之(zhi)間(jian)(jian)具(ju)有某(mou)種(zhong)特定(ding)的關系，而這(zhe)種(zhong)關系在(zai)實際(ji)操作中是很難(nan)控(kong)制的，尤其是當電(dian)(dian)源的數目較多(duo)的時候。當不同(tong)類型的電(dian)(dian)源（模塊(kuai)、開(kai)關穩壓器(qi)和(he)(he)負載(zai)點轉換器(qi)）混合(he)使用時，該(gai)問題會進一步復雜化。最(zui)簡單的解決方案就(jiu)是將(jiang)電(dian)(dian)源按序排列，但(dan)是，在(zai)某(mou)些場合(he)，這(zhe)種(zhong)做法是不足(zu)夠(gou)的。一種(zhong)更受青(qing)睞而且往往是強制性的解決方案是使各個電(dian)(dian)源在(zai)上(shang)(shang)電(dian)(dian)和(he)(he)斷(duan)電(dian)(dian)期間(jian)(jian)彼此跟蹤。

電源排序

---簡(jian)單地(di)按某(mou)種(zhong)預先確定的(de)(de)順序來(lai)(lai)接通(tong)或關(guan)斷電源的(de)(de)做法一般被稱為“排序”。排序通(tong)常能夠通(tong)過(guo)采(cai)用電源監控(kong)器(qi)或簡(jian)單的(de)(de)數字邏輯電路來(lai)(lai)控(kong)制(zhi)電源的(de)(de)接通(tong)/關(guan)斷（或RUN/SS）引腳而得以實現。圖1a和(he)1b示出了采(cai)用一個LTC2902四通(tong)道電源監控(kong)器(qi)來(lai)(lai)對4個電源進行排序的(de)(de)情形。

---不(bu)幸的是，單(dan)靠排序有(you)時是不(bu)夠的。許多數字IC都在其I/O和內核電(dian)(dian)源之間規定(ding)了一個最大電(dian)(dian)壓差，一旦它被超過則IC將會受(shou)損(sun)。在這(zhe)些(xie)場合，對應的解(jie)決方案是使(shi)電(dian)(dian)源電(dian)(dian)壓彼(bi)此跟蹤。

電源跟蹤

---排序(xu)只是簡單(dan)地規(gui)定(ding)了(le)電源(yuan)斜(xie)坡(po)上升(sheng)或斜(xie)坡(po)下(xia)降的順(shun)序(xu)，并且假定(ding)每個電源(yuan)都在下(xia)一個電源(yuan)開始(shi)變化之前轉換。電源(yuan)跟(gen)蹤可確保電源(yuan)之間的關系在整個上電和(he)斷電過程中都是可以(yi)預測。

---圖(tu)(tu)2示出了三種不同(tong)的電(dian)(dian)(dian)源跟蹤(zong)形式(shi)。最常見(jian)是重合跟蹤(zong)（見(jian)圖(tu)(tu)2a），此時(shi)，各電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)在達到其調(diao)節值之(zhi)前(qian)是相等(deng)的。當采用偏移(yi)(yi)跟蹤(zong)時(shi)（見(jian)圖(tu)(tu)2b），各電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)以(yi)相同(tong)的速(su)(su)率斜坡(po)上(shang)升，但被預先設定的電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)偏移(yi)(yi)或延時(shi)所分離。最后，當采用比例制跟蹤(zong)時(shi)（見(jian)圖(tu)(tu)2c），各電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)同(tong)時(shi)開(kai)始斜坡(po)上(shang)升，但速(su)(su)率不同(tong)。

---實際上，隨(sui)著設計精細(xi)等級(ji)的(de)(de)不斷提升(sheng)，能夠使各(ge)電源相互跟蹤。三種最常(chang)見的(de)(de)方法(fa)是（1）在電源之間采用鉗位二(er)極管；（2）布設與輸出端串聯的(de)(de)MOSFET；（3）利(li)用反饋網(wang)絡來控制輸出。

---如欲將各電源之間的電壓差保持在一個或兩個二極管壓降之內，則可在電源軌之間采用鉗位二極管或晶體管，這種解決方案雖然粗暴，但卻簡單（見圖3）。在低電流條件下，該技術會(hui)是(shi)有效的(de)(de)(de)，然而(er)在高(gao)(gao)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)水平時，采用這(zhe)種方(fang)法的(de)(de)(de)后果則可(ke)能(neng)是(shi)災難性(xing)。同步開(kai)關(guan)電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)能(neng)夠(gou)供應和吸(xi)收(shou)大(da)量的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)。如果電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)斜(xie)坡上升速率高(gao)(gao)于(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)較(jiao)低的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)，則二(er)極管(guan)或FET將接通(tong)，以(yi)便對電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)較(jiao)低的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)進行上拉(la)操作。電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)較(jiao)低的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)將因此而(er)吸(xi)收(shou)較(jiao)多的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)，從而(er)會(hui)有巨(ju)大(da)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)流(liu)(liu)(liu)過(guo)。這(zhe)有可(ke)能(neng)導致電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)超過(guo)容(rong)許的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)差(cha)，甚至引發器件(jian)故障(zhang)。完全(quan)依靠二(er)極管(guan)或FET鉗位來實(shi)現跟(gen)蹤功能(neng)并非最佳的(de)(de)(de)解(jie)決(jue)方(fang)案。

---另一(yi)種跟蹤(zong)解決方案是(shi)在電(dian)(dian)(dian)源(yuan)的(de)輸出端(duan)與負(fu)載(zai)(zai)之(zhi)間布設串聯MOSFET。在圖4中，一(yi)個(ge)LTC2921跟蹤(zong)三個(ge)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)。當(dang)首次施加電(dian)(dian)(dian)源(yuan)時，MOSFET被關斷且電(dian)(dian)(dian)源(yuan)被允許以(yi)其自然(ran)速率斜(xie)(xie)坡上(shang)升。當(dang)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)穩定下來(lai)之(zhi)后，MOSFET被同時接(jie)通，使(shi)(shi)得負(fu)載(zai)(zai)上(shang)的(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)相互(hu)跟蹤(zong)。這種技術需要用于驅動(dong)MOSFET和(he)監視電(dian)(dian)(dian)源(yuan)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)的(de)電(dian)(dian)(dian)路，而且，當(dang)電(dian)(dian)(dian)流水平上(shang)升時，MOSFET中的(de)壓(ya)降和(he)功耗便成為了一(yi)個(ge)問(wen)題。此外(wai)，這種拓撲結構(gou)還因為每個(ge)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)上(shang)的(de)負(fu)載(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)容和(he)負(fu)載(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)流可能有所不同的(de)緣(yuan)故，而使(shi)(shi)得電(dian)(dian)(dian)壓(ya)的(de)同步斜(xie)(xie)坡下降比較難以(yi)實現。

---第三種方(fang)法(fa)是(shi)(shi)(shi)利用(yong)(yong)(yong)反饋(kui)(kui)網絡來調(diao)節(jie)輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)壓，以此來使(shi)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)相互(hu)跟(gen)蹤(zong)(zong)。最簡(jian)單的(de)(de)實現(xian)方(fang)法(fa)是(shi)(shi)(shi)將電(dian)(dian)流注入電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)的(de)(de)反饋(kui)(kui)節(jie)點(dian)。在圖(tu)5中，一(yi)個(ge)LTC2923跟(gen)蹤(zong)(zong)兩個(ge)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)。生成了一(yi)個(ge)主斜坡，而(er)且(qie)電(dian)(dian)路(lu)被連接至其他從屬電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)的(de)(de)誤差(cha)放大器反饋(kui)(kui)節(jie)點(dian)，從而(er)使(shi)其輸(shu)出(chu)跟(gen)隨該(gai)主斜坡。該(gai)電(dian)(dian)路(lu)還使(shi)得電(dian)(dian)壓能夠(gou)一(yi)同斜坡下降。該(gai)技術是(shi)(shi)(shi)最精巧(qiao)的(de)(de)，因為它不需(xu)要采(cai)用(yong)(yong)(yong)串聯(lian)MOSFET或鉗位(wei)二極管。然(ran)而(er)，并不是(shi)(shi)(shi)所有的(de)(de)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)都(dou)具有可以使(shi)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)反饋(kui)(kui)節(jie)點(dian)，而(er)且(qie)，雖然(ran)許多(duo)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)模塊都(dou)具有一(yi)個(ge)修整引(yin)腳，但(dan)是(shi)(shi)(shi)一(yi)般來說(shuo)輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)壓只能在一(yi)個(ge)很小(xiao)的(de)(de)范圍內調(diao)節(jie)。因此，大多(duo)數實際解決方(fang)案均(jun)要求(qiu)采(cai)用(yong)(yong)(yong)了上述幾類技術的(de)(de)某種組合(he)。

設計實例

---圖6中的(de)電(dian)(dian)路在利用3.3V電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)生成2.5V和(he)(he)1.8V電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)的(de)情況下實現了(le)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)跟蹤(zong)。在本例(li)中采用了(le)LTC2923，3.3V電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)受控(kong)于一個N溝(gou)道MOSFET，而(er)2.5V和(he)(he)1.8VDC/DC轉(zhuan)換(huan)器(qi)則是通過其反饋節點得以控(kong)制的(de)。

---當(dang)3.3V輸入電(dian)源接通時，晶體管Q1和(he)兩個(ge)(ge)DC/DC轉換器(qi)被保持(chi)在關(guan)斷(duan)狀態(tai)。當(dang)3.3V輸入上升(sheng)（利用電(dian)阻器(qi)RONA和(he)RONB在ON引腳上進(jin)行檢測）之后，Q1的柵極由(you)一(yi)個(ge)(ge)內部充電(dian)泵緩(huan)慢地接通。由(you)于Q1被配置為(wei)一(yi)個(ge)(ge)N溝道源極跟隨器(qi)，因此，RAMP引腳電(dian)平開始上升(sheng)，并提(ti)供(gong)用于系(xi)統(tong)的主電(dian)壓斜坡。

---當針對(dui)重合(he)跟(gen)蹤(zong)來對(dui)TRACK1和TRACK2引腳上(shang)的(de)電(dian)(dian)阻器進行配置時(shi)，電(dian)(dian)流(liu)被強迫(po)流(liu)入或流(liu)出(chu)DC/DC轉換(huan)器反饋節點(dian)，這樣其輸(shu)出(chu)將跟(gen)蹤(zong)RAMP引腳電(dian)(dian)平的(de)變化。圖(tu)2a中的(de)示(shi)波器掃跡便是采用該電(dian)(dian)路生成的(de)。

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--一旦達(da)到最終電(dian)壓(ya)，LTC2923的(de)(de)(de)FB1和(he)(he)FB2引腳(jiao)(jiao)將呈(cheng)高阻抗(kang)狀態。如果ON引腳(jiao)(jiao)被一個(ge)漏極(ji)開路邏輯器件拉至(zhi)低(di)電(dian)平，則輸出(chu)將尾隨(sui)降至(zhi)低(di)電(dian)平。通(tong)過(guo)改變與TRACK1和(he)(he)TRACK2引腳(jiao)(jiao)相(xiang)連(lian)的(de)(de)(de)電(dian)阻器阻值，可使同一個(ge)電(dian)路進(jin)行比例制跟蹤或偏移跟蹤模式的(de)(de)(de)斜(xie)坡上升(sheng)。圖2b和(he)(he)2c中給出(chu)的(de)(de)(de)示波器掃跡便是以這種方(fang)式生成的(de)(de)(de)。另一種電(dian)阻器選擇能夠采用(yong)3.3V電(dian)源作為基準電(dian)壓(ya)斜(xie)坡來(lai)對(dui)(dui)1.8V和(he)(he)2.5V電(dian)源進(jin)行排序（見(jian)圖7）。對(dui)(dui)于(yu)需要三個(ge)以上電(dian)源的(de)(de)(de)系統，可通(tong)過(guo)RAMP引腳(jiao)(jiao)對(dui)(dui)多個(ge)LTC2923控制器進(jin)行菊鏈式連(lian)接，以便控制數目(mu)不限(xian)的(de)(de)(de)電(dian)源。

---當不能(neng)使用(yong)DC/DC轉換器模塊的(de)反饋節(jie)點時(shi)，可采(cai)用(yong)串(chuan)(chuan)聯MOSFET來對(dui)電(dian)(dian)源(yuan)進行跟蹤(zong)。圖8a中(zhong)的(de)電(dian)(dian)路(lu)采(cai)用(yong)LTC2922來跟蹤(zong)三個(ge)電(dian)(dian)源(yuan)。圖8b示(shi)出(chu)(chu)了(le)該電(dian)(dian)路(lu)的(de)輸(shu)出(chu)(chu)。當首(shou)次施加電(dian)(dian)源(yuan)時(shi)，串(chuan)(chuan)聯MOSFET被(bei)關斷，且5V、3.3V和2.5V電(dian)(dian)源(yuan)被(bei)允許上電(dian)(dian)。當電(dian)(dian)壓(ya)穩定后，MOSFET被(bei)接(jie)通，輸(shu)出(chu)(chu)電(dian)(dian)壓(ya)一起上電(dian)(dian)。當輸(shu)出(chu)(chu)電(dian)(dian)壓(ya)達到其終值時(shi)，內(nei)部開關從輸(shu)出(chu)(chu)端回(hui)接(jie)至模塊上的(de)正(zheng)檢測引腳(jiao)。這(zhe)將迫(po)使模塊對(dui)MOSFET的(de)負載側(ce)進行調(diao)節(jie)，以(yi)補償FET兩端的(de)壓(ya)降。采(cai)用(yong)一個(ge)檢測電(dian)(dian)阻器來提供電(dian)(dian)路(lu)斷路(lu)器功能(neng)，以(yi)保護(hu)主電(dian)(dian)源(yuan)免遭短路(lu)故障的(de)損(sun)壞，而(er)一個(ge)電(dian)(dian)源(yuan)良好（PowerGood）引腳(jiao)用(yong)于指示(shi)跟蹤(zong)已完成。

結論

---對于(yu)大多(duo)(duo)數多(duo)(duo)電(dian)源設(she)計來說，相比(bi)簡(jian)單的(de)(de)電(dian)源排(pai)序，使(shi)各電(dian)源的(de)(de)電(dian)壓執行同步(bu)上(shang)升和下(xia)降跟(gen)蹤(zong)是更加可取(qu)的(de)(de)解決方(fang)案。雖然從理論(lun)上(shang)講(jiang)這(zhe)樣做較為困(kun)難，但已(yi)經有了專用器件，這(zhe)些器件能(neng)夠(gou)極大地(di)簡(jian)化跟(gen)蹤(zong)電(dian)路的(de)(de)設(she)計——即使(shi)在采用了大量特(te)性迥然不同的(de)(de)電(dian)源系統中也(ye)是如此(ci)。