摘要: LTC2924是一款完整的电源定序器和监控器解决方案,适用于多电压轨系统,如电信设备、存储模块、光学系统、网络设备、服务器和基站。
LTC2924是一款完整的电源定序器和监控器解决方案,适用于多电压轨系统,如电信设备、存储模块、光学系统、网络设备、服务器和基站。这些应用中使用的fpga和其他数字ic需要多个电压轨,这些电压轨必须按特定顺序启动和关闭,否则ic可能会损坏。LTC2924是一个简单而紧凑的解决方案,可在16引脚SSOP封装中进行电源排序(见图1)。
图1 b。与图1a类似的应用,但控制是通过转换器的关断引脚。
当然,其他的测序解决方案是可用的,但是很少,如果有的话,可以匹配LT2924的易用性,节省空间的设计,灵活性和成本效益。例如,使用离散组件的解决方案在与数字系统接口的设计上具有挑战性和耗时,并且消耗了大量的电路板空间。另一种选择是集成电源定序器,它比任何基于ltc2924的解决方案都更昂贵,占用更多的电路板空间,并且可能需要专有软件和复杂数字寄存器的编程。这两个选项都无法提供LTC2924所提供的跨应用程序的灵活性。它可以使用开箱即用,与一些外部组件,排序和监督几乎任何类型的电源,转换器,或电源模块。
它是如何工作的
使用单个LTC2924可以轻松地对四个电源进行测序,并且可以轻松地级联多个LTC2924以对任意数量的电源进行测序。在功能稍微降低的情况下,可以使用单个LTC2924对六个电源进行测序(参见图5和本文中的“使用单个LTC2924对六个电源进行测序”)。
LTC2924通过输出引脚(OUT1-OUT4)控制四个电源通道的启动和关闭顺序以及斜坡速率。每个OUT引脚使用一个10μA电流源,连接一个内部电荷泵和一个低阻开关到GND。这种组合使得输出足够灵活,可以直接连接到电源关闭引脚或外部n沟道MOSFET开关。图1a显示了LTC2924的典型应用,其中四个电源使用外部n沟道mosfet进行测序,图1b显示了一个使用四个电源使用其关断引脚进行测序的类似电路。
LTC2924的内部电荷泵允许设计人员使用n沟道MOSFET开关,其成本和R(DS(ON))通常低于同类p沟道MOSFET。内部电荷泵提供V(CC) + 5V的栅极电压,充分增强了外部逻辑电平的MOSFET。输出引脚上的10μA上拉电流源允许通过在MOSFET栅极和地之间包含一个可选电容来实现软启动(斜坡电压启动)。
LTC2924通过四个输入引脚(IN1-IN4)监测每个顺序电源的输出电压。这些输入使用精密比较器和修整带隙电压基准,提供优于1%的精度。power ON和power OFF电压阈值使用四个通道中的每个通道的电阻分压器设置。电源开阈值和电源关阈值在逐个通道的基础上可单独选择。(详细信息请参见本文中的“选择通断电压阈值的电阻器”)。
LTC2924定时器引脚(TMR)用于提供一个电源启动完成和下一个电源启动之间的可选延迟。延迟时间是通过在TMR引脚和地之间放置一个电容来选择的(延迟= 200uS/nF),而浮动TMR引脚可以消除任何延迟。启动延迟可以不同于关闭延迟。图2显示了一个简单的电路,其中关闭延迟是启动延迟的一半。
图2。上电时序定时器延时大于下电时序定时器延时。
LTC2924还包括一个电源良好定时器(PGT)。LTC2924在每个单独的电源使能时启动PGT。如果电源在规定的时间间隔内没有达到标称电压,则检测power ON故障。PGT在PGT引脚和地之间的电容设定的时间间隔内使能。通过接地PGT引脚使能PGT。
的LTC2924完成引脚用于向系统控制器报告电源顺序的状态。LTC2924通过拉下开口漏极来发出整个4通道Power ON序列完成的信号完成销。一个Power OFF序列的完成通过释放完成销。
LTC2924打开排水管的错引脚是双向的。LTC2924信号a的错通过拉下这个引脚来调节系统控制器。相反,一个系统控制器可以触发立即,同时关闭所有的顺序电源通过拉下的错销。这可以用作关闭系统电源的替代方法。
为开和关电压阈值选择电阻
LTC2924的四个通道中的每一个都可以有自己的值V(ON),打开电压阈值和V(OFF),关闭电压阈值。设置电压很容易-在每个通道的输入引脚只需要两个电阻,并且选择电阻值很简单,如下所述。
参见图SB1。第一步是选择迟滞电流I(HYS)。该电流由所有四个通道使用,并由图SB1中HYS/CFG引脚上的一个电阻R(HYS)编程。当每个通道处于ON状态时,I(HYS)电流被切换到每个IN1-4引脚。除非LTC2924用于非常低功耗的系统,否则请使用50μA的I(HYS)。由I(HYS)计算R(HYS),方法如下:
图SB1。设计I(HYS)反馈电阻器。
这样每个通道就剩下两个电阻了。对于每个顺序电源,选择V(ON)和V(OFF),分别为启动顺序时认为有电的电压和关机顺序时认为无电的电压。参考图SB1, R(B)是连接在顺序电源和IN引脚之间的电阻,R(A)连接在IN引脚和地之间。每个电阻器可以计算如下:
这使得每个通道的迟滞带可以单独定制。
对每个通道执行这个简单的计算。例如,如果:
把这个电阻放在HYS/CFG引脚和地之间。
具有V(ON)和V(OFF)电压:
对剩下的三个通道重复最后四个计算。
LTC2924的测序和监测
LTC2924 ON引脚用于启动Power ON和Power OFF序列。ON引脚使用与四个IN引脚相同的精度比较器电路。ON引脚既可以由系统控制器的逻辑电平控制,也可以用于检测非顺序电源的电压电平。当ON引脚电压高于0.61V时,LTC2924启动Power ON序列。此时出现第一个计时器间隔。定时器间隔完成后,OUT1引脚被拉高,其10μA电流源连接到内部电荷泵电压。一旦第一个电源的电压达到其预设阈值(在IN1引脚处监控),并且在第二次延迟之后,为后续电源生成OUT2使能信号。该序列重复,直到第四个通道通电。这时,完成引脚拉低,表示Power ON序列完成。
LTC2924进入管理模式。LTC2924继续监控电源电压(IN1-IN4引脚)。如果任何电源低于设计的OFF电压,LTC2924指示故障,所有的OUT引脚都拉低。将故障情况通过拉出的方式传递给系统控制器的错销低。
Power OFF序列可以通过以下两种方式之一启动。要同时关闭所有电源,系统控制器可以下拉的错销。为了顺序关闭电源,系统控制器将ON引脚电压拉低。Power OFF序列的执行顺序与Power ON序列相反,即最后上电的电源先下电,最先上电的电源最后下电。
图3说明了典型的4电源应用程序的电源上、下顺序。ON引脚变低后,定时器延迟发生在OUT4引脚被拉低之前。当电源低于其关闭电压时,有另一个定时器延迟。这个过程不断重复,直到最后一个电源关闭。LTC2924通过释放完成销。
图3。一个典型的4电源电路的上电和下电序列。
使用LTC2924用于8个电源及以上
两个或多个ltc2924可以级联,以完全排序八个或更多的电源。LTC2924中的智能配置逻辑使得合并多个LTC2924 ic的工作变得容易。图4显示了配置为顺序12电源的三个设备。要设置每个LTC2924 ic的顺序,HYS/CFG,完成,和ON引脚连接如图所示。有关操作细节,请参阅LTC2924数据表。要对超过12个电源进行排序,只需在图4的中间或第二个位置添加更多的LTC2924 ic。要对多达8个电源进行排序,请移除中间位置的LTC2924。
图4。Casc ng LTC2924 ic顺序12电源。
用单个LTC2924测序六个耗材
图5显示了如何用一个LTC2924对六个电源进行排序。当系统控制器释放“TURN OFF”节点时,第一个电源打开。ON引脚连接到第一个电源的输出。一旦该电源上电,LTC2924依次启动电源2至5。当完成5号电源上电后引脚拉低,反转信号使6号电源接通。这种逆变器可以用单晶体管实现。系统控制器通过将“关机”节点拉低,可以将6个电源同时下电。
图5。一个6电源测序器。
延迟遥感
遥感是大电流应用中的常见配置。电源通路中的寄生电阻加上高直流电流会导致不可接受的直流电压降。功率模块的检测引脚设计用于调节配电电路中超过寄生电阻的直流电压,以补偿I·R电压降。将电源模块的输出电压升高,直到在感测点达到所需电压。
这种反馈方案的问题是,许多电源模块具有不可改变的最大输出电压,如果超过该电压,则会导致电源关闭。这限制了可用于补偿寄生I·R电压降的电压校正量。由充电电源旁路电容器引起的瞬态启动涌流通常超过正常的直流电流,并在寄生电阻上产生大的I·R压降。如果检测引脚连接到远程检测点,则电源模块试图通过提高其输出电压来补偿额外的电压降,可能高于其设置的最大值。当然,这会导致电源模块在启动完成之前关闭。这个问题可以通过延迟遥感直到涌流减弱来避免。
图6显示了如何使用LTC2924实现延迟遥感。在图6中,通道1是一个DC-DC转换器,它从电源模块接收输入功率。“通道2”为正在遥感的电源模块上的开关,“通道3”为遥感使能。如图7所示,当LTC2924 ON引脚被拉高时,启动Power ON序列。执行延时后,OUT1接的DC-DC转换器使能。当该电源的输出电压高于用户配置的阈值电压时,触发第二次延迟,然后打开Q1。当输出电压达到4.64V时,第三路输出再延时使能。这样就可以在初始瞬态电流消退后对电源进行遥感。如图7所示,启用遥感后,电源的输出电压增加到所需的电平。
图6。延迟遥感。
图7。延迟遥感上电顺序。
电源故障监控与上报
LTC2924具有监视供电水平和报告检测到的任何故障条件的能力。如果检测到以下一个或多个错误,LTC2924立即关闭所有电源和信号a的错通过拉动的错销低。LTC2924可以检测:
Power ON和Power OFF顺序错误:LTC2924在Power ON序列、Power ON序列和Power OFF序列期间跟踪每个电源。在任何时候,当电源输出应该是高的时候,如果出现了低输出,就会产生故障。
系统控制器命令错误:ON引脚是系统控制器提供的输入信号,用于指导LTC2924电源排序。通过将这个引脚设为HIGH,启动一个Power ON序列。在所有电源都上电之前,on引脚必须保持高电平。在Power OFF序列期间,该引脚上的电压必须保持在0.61V以下。如果在Power ON或Power OFF测序期间没有保持这些条件,则LTC2924表示故障状态。
Power Good Timer (PGT)上电超时失败:PGT在PGT引脚处采用单个电容使能,传递函数为200μs/nF。如果序通电源在PGT设定的时间内没有达到期望的电压水平,则产生故障。
外部的缺点:的的错引脚也可以用作输入。把的错引脚低导致LTC2924关闭所有电源并中止正在进行的任何序列。
如果满足上述任何条件,LTC2924将所有OUT引脚拉低,导致所有电源关闭。的的错引脚也被拉低以向系统控制器报告事件。如果内部产生故障条件,TMR引脚也会拉高。直到所有IN引脚和ON引脚都低于0.61V,故障状态才复位。
结论
LTC2924适用于各种电源测序和监测应用。由于很少的外部元件和16引脚窄SSOP,基于LTC2924的测序解决方案只需要很少的电路板空间。
电源使能引脚不需要设计人员配置,但足够通用,可直接驱动关断引脚或外部n沟道mosfet。电源的软启动可以简单地通过添加一个电容器来实现。如果需要对四个以上的电源进行排序,LTC2924可以级联对几乎无限数量的电源进行排序。随着单个电容的增加,定时器可以启用和编程。增加一个更多的电容器程序,并启用电源良好定时器(PGT)。电源可以按打开的相反顺序关闭,也可以同时关闭所有电源。
根据特定应用定制LTC2924不需要软件,并且可以在系统集成期间通过更改电阻和电容值来微调设计。易于设计,元件成本低,占地面积小,使LTC2924成为电源排序和监控的绝佳选择。
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