哪種電源排序解決方案適合我們的實際項目？

幾周前我參加了一個生日聚會，一位我以前從未見過的客人向我詢問了我最近的工作項目。我立刻回答說我正在研究一個測序問題。

有趣的是，他下意識地認(rèn)為我是從事制藥業(yè)的!對我來說，電源測序聽起來比 DNA 測序有趣得多，而且肯定沒那么復(fù)雜。自我注意——我需要更具體。

問題是讓最高電壓軌先上電，然后再啟動下一個較低電壓軌，直到所有 4 個電壓都通電。然后，需要以相反的順序關(guān)閉每個軌道。使用任何負(fù)載點(diǎn)電源架構(gòu)實施電源排序方案都是很好的設(shè)計實踐(參見圖 1)，最終幫助我解決了我的設(shè)計問題。當(dāng)系統(tǒng)的所有電壓軌突然開啟時，主電源會立即出現(xiàn)大量需求，并且必須適應(yīng)來自所有軌的任何浪涌電流。適應(yīng)這些浪涌電流會增加電源設(shè)計的尺寸，如果考慮不當(dāng)，可能會導(dǎo)致令人討厭的關(guān)機(jī)。許多高性能 DSP 和 FPGA 需要特定的排序方案作為預(yù)防措施，以提高長期可靠性。有許多很好的資源可用于演示電源排序技術(shù)。讀 ”FPGA 的電源排序”以了解各種電源排序技術(shù)，例如將電源良好連接到使能引腳、使用復(fù)位 IC 或?qū)崿F(xiàn)模擬或數(shù)字排序器/監(jiān)視器。

將 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的電源正常引腳級聯(lián)到另一個轉(zhuǎn)換器的使能引腳是最簡單的電源排序方法，但很難針對斷電進(jìn)行設(shè)計。如果 DC/DC 轉(zhuǎn)換器沒有電源良好引腳，復(fù)位 IC 是一個不錯的選擇，但再次斷電很困難。模擬和數(shù)字音序器提供了更大的靈活性。數(shù)字解決方案提供 PMBus? 接口和許多集成監(jiān)控。最終，最佳解決方案取決于系統(tǒng)的規(guī)格和復(fù)雜性。例如，性能處理器在數(shù)據(jù)表中明確規(guī)定了它們的排序要求。

我最終用來解決排序問題的解決方案是 TI 的 18V TPS65400多通道同步降壓轉(zhuǎn)換器(參見圖 2)。PMBus / I 2 C 接口支持符合我要求的開啟和關(guān)閉排序順序，甚至支持可選擇的延遲時間。新器件可配置為四個或兩個使用電流共享的輸出，并通過帶有“排序順序”命令的數(shù)字接口為許多排序方案提供靈活性。.

TPS65400是一款集成式PMU，它針對要求小外形尺寸和高功率轉(zhuǎn)換效率的 應(yīng)用 進(jìn)行了優(yōu)化，從而使空間受限的小型設(shè)備無需冷卻裝置即可在高工作環(huán)境溫度下運(yùn)行。此器件可借助優(yōu)化的穩(wěn)壓器組合從中間配電母線進(jìn)行單級轉(zhuǎn)換，從而在系統(tǒng)級實現(xiàn)高能效。

TPS65400實現(xiàn)了兼容PMBus/I2C的數(shù)字接口。此接口可在運(yùn)行時更改穩(wěn)定電壓、電源排序、相位交錯、工作頻率以及讀回工作狀態(tài)等，從而幫助內(nèi)核芯片優(yōu)化系統(tǒng)性能。

TPS65400包含4個具有集成場效應(yīng)晶體管(FET)的高電流降壓開關(guān)穩(wěn)壓器(SW1、SW2、SW3和SW4)。這些開關(guān)電源專門用于為高電流數(shù)字電路(例如處理器、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)、存儲器和數(shù)字輸入/輸出(I/O))供電。SW1和SW2支持4A電流，而SW3和SW4支持2A電流。每個穩(wěn)壓器的開關(guān)頻率可單獨(dú)調(diào)節(jié)，最高可節(jié)至2.2MHz。

每個開關(guān)均具有可編程的限流功能，因此可為無需最大電流能力的特定應(yīng)用配置優(yōu)化電感器額定值。

TPS65400可由4.5至18V的單輸入電壓軌供電，使其非常適合由5或12V中間配電總線供電的應(yīng)用 。

可使用各個使能引腳或者通過I2C總線將序列編程到板載EEPROM中來滿足電源排序要求。輸出電壓可通過外部電阻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)置，VREF的可編程范圍介于0.6V到1.87V之間(以10mV為單位增量)。所有控制和狀態(tài)信息均可通過兼容PMBus的I2C總線進(jìn)行訪問。

TPS65400極具靈活性，可通過I2C總線提供全方位的監(jiān)視和控制，同時還能夠為不使用I2C的系統(tǒng)提供電壓以及基于外部元件實現(xiàn)的可編程性。