技术深入了解：电源管理——原理、问题和器件

。ADM6710与ADM1184还可以监控四路电压轨。ADM6710可提供预调电压阈值，ADM1184可提供4个高精度(±0.8%)的可调输入信号，能够利用外部电阻分压器网络设置跳变阈值。

多电压监控器

表1 多电压监控器

更小的工艺尺寸正在推动内核电压向更低的方向发展。通常在大电流情况下，必须有效地提供低电压，而且必须遵守严格的调节和瞬态指标。低压时余量的不足可能会引起预想不到的器件行为。例如，如果电源电压下降到电信ASIC的阈值以下，芯片的工作会出现异常，可能导致正在发送的信息被破坏或者数据丢失。随着内核电压的下降，对高精度电压监控器的要求将更加苛刻，如图2所示。

图2 需要高精度监控器

在这个例子中，1 V稳压电源实际的电压范围是0.97 V～1.03 V。微处理器可接受的核心电压是1 V (±5%)，即0.95 V～1.05 V。因此，欠压监控范围为2%。而ADM13305、ADM13307与ADM1184的可调输入在整个温度范围内的精度高达±0.8%，电阻分压器的精度为±0.1%，这使得欠压电平监控精度范围能保持在2%以内。

基本时序控制

图3所示的是如何利用分立器件实现基本的时序控制，此处采用逻辑阈值而不是比较器。12V和5V电源轨是由其它电路产生的。为了确保系统能够正确工作，必须引入一段时间延迟。这里是通过使用RC（电阻电容）电路来缓慢升高与5V电源串联的N沟道FET的栅极电压而实现的。所选用的RC值可确保FET在达到阈值电压并导通之前能获得足够的延迟时间。3.3V和1.8V电源轨是由线性稳压器ADP120和ADP130产生的。这些电压的上电时间也是利用RC来进行时序控制的。由于RC能驱动每个LDO的EN（使能）引脚，因此无需串联FET。选定的RC值要确保在EN引脚上的电压爬升到其阈值之前有足够的延迟时间（t2,t3）。

这种简单、低成本的电源时序控制方法只占用很少的电路板面积，因此可用于多种应用。这种方法适合于成本是主要考虑因素、时序要求很简单，且时序控制电路的精确性不是十分重要的系统。

但许多情况需要比RC延迟电路更高的精确性。此外，这种简单的解决方案也不允许以结构化的方法处理故障（例如，一个5V电源失效最终将影响到其它电源轨）。

图3 四路电源系统的基本分立式时序控制

利用IC进行时序控制

市场上有各种各样的电源时序控制器。有些器件能够直接实现电源模块的输出，并提供多种输出配置。有些器件内置电荷泵电压发生器，对于需要对更高电压轨进行时序控制、却又缺少高压源（如12V电源轨）的低压系统来说，这一点特别有用，能够驱动N沟道FET的栅极。许多这类器件具有使能引脚，可以接受来自于按钮开关或控制器的外部信号，以便在需要时重新启动时序控制或关断所控制的电压轨。

图4所示的是如何使用电源时序控制器 ADM6820和ADM1086精确且可靠地对系统中的电源轨进行时序控制。内部比较器检测电压轨何时会超过精密的设定电平，经过可编程的上电延迟之后，产生输出，使线性稳压器ADP120和ADP130能按照期望的时序工作。阈值通过电阻比值来设定，延迟通过电容来设定。

图4 使用监控IC对四路电源系统进行时序控制

集成的电源系统管理

当今的复杂系统往往需要多达四路电压，并需要对低压内核电压进行更精确的监控，还需要对电压轨的上电与断电时序进行监控。这些低压需要被精确监控，然后以正确的时序上电和断电，同时确保每个电压轨之间正确的延时。例如，如果电源电压下降到阈值以下或者打印机ASIC中的电源没有正确的上电或断电，那么器件的工作将会出现异常，可能导致数据丢失。

图5 打印机应用中的上电与断电时序

ADM1186系列产品在整个温度范围内提供±0.8%的电压阈值监控精度，这对低电压轨的监控至关重要。本文将在打印机应用的实例中说明这种监控，如图5所示。ADM1186还利用数字内核实现了上电和断电(顺序相反)的时序控制，无需软件支持。对于ADM1186-1来说，多个器件可通过级联来对8、12、16路乃至更多的电源进行上电和断电时序控制。通过专用的电容可编程时序引脚设置，能够更容易且更精确的控制电源之间的延时，无需在电源轨监控引脚增加电容。利用这一灵活性，就可以独立而精确的控制时序延时以及器件的故障响应时间。除了时序延时，ADM1186还提供可编程消隐延时，使设计人员可为电源设置最大时限，在启动后将电源电压提升到欠压阈值之上。

四通道电压监控器与电源时序控制器

表2 四通道电压监控器与电源时序控制器

有些系统具有许多电源轨，采用这种使用大量IC，并利用电阻和电容来设置时序和阈值电平的分立解决方案会变得过于复杂、成本过高，且不能提供适当的性能。

具有八路电压轨的系统会需要