如何简化电源排序？

文章作者：

Nathan Enger

凌力尔特公司   混合信号产品部   高级应用工程师

设计多轨电源时，每增加一个电源轨，挑战都会成倍增加。设计师必须考虑怎样动态协调电源排序和定时、加电复位、故障监视、提供恰当的响应以保护系统等方方面面。有经验的设计师都知道，随着项目从原型向生产环境转变，成功应对这种动态变化环境的关键是灵活性。在开发过程中，能够最大限度减少软硬件更改的解决方案是理想解决方案。

理想的多轨电源设计方法是，一项设计自始至终只用一个 IC，在该产品的整个生命周期中无需更改布线。该 IC 对多个电源轨自主进行监察和排序，并与其他 IC 协作，无缝地监察系统中多个电源稳压器，提供故障和复位管理。当系统连接到 I2C 总线时，设计师可以运用功能强大、基于 PC 的软件，实时配置系统、实现系统可视化并调试系统。

LTC2937 正合需求。这是一款具 EEPROM 的 6 通道电压排序器和高准确度监察器。6 个通道每个都有两个专用的比较器以 ±0.75% 的准确度准确地监视过压和欠压情况。比较器门限可在 0.2V 至 6V 范围内以 8 位分辨率单独地设定。这些比较器速度很快，具 10μs 抑峰传输延迟。每个排序器通道都有一个使能输出，可控制一个外部稳压器或一个通路 FET 的栅极。监察器电压和排序器定时的所有方面都是可单独配置的，包括向上排序和向下排序顺序、排序定时参数、以及故障响应。内置 EEPROM 使该器件完全实现了自主化，能够以正确状态加电以控制系统。此外，多个 LTC2937 可协作运行，以对一个系统中多达 300 个电源自主排序，进行所有操作时都使用单条通信总线。

通过 LTC2937 的自主故障响应行为以及调试寄存器，可控制、查看和管理电源故障。LTC2937 自动检测故障情况，并能够以协调一致的方式给系统断电。该器件可保持断电，或尝试在故障后重新给电源排序。在具备微控制器和 I²C / SMBus 的系统中，LTC2937 提供有关故障类型和原因以及系统状态的详细信息。微控制器可以就怎样响应做出决定，或者允许 LTC2937 自己响应。

表 1：具 EEPROM 的可编程 6 通道排序器和监察器

电源控制的 3 个步骤

一个电源周期有 3 个运行步骤：加电排序、监视和断电排序。图 2 针对一个典型系统显示了这些阶段。在加电排序时，每个电源都必须等待，然后在指定的时间内加电到正确的电压。在监视阶段，每个电源都必须保持在指定的过压和欠压限制之内。在断电排序时，每个电源都必须等待 (顺序常常与加电排序顺序不同)，然后在设定时间内断电。在任意时刻都有可能出错，导致系统中出现故障。设计挑战就是，设计一个系统，其中所有这些步骤以及所有变量都可轻易配置，但必须仔细控制。

图 1：LTC2937 对 6 个电源排序

图 2：电源排序波形

当 ON 输入转换至有效时，加电排序开始。LTC2937 按照向上排序顺序逐一加电，使每个电源依次启动，并进行监视，以确保电源电压在指定时间之前上升至高于所设定的门限。任何电源，如果未能满足设定时间要求，都会触发排序故障。

提供排序位置时钟是 LTC2937 的独特优势。每个通道都分配了一个排序位置 (1 至 1023)，并在 LTC2937 计数到给定排序位置序号时接收启动信号。具排序位置 1 的通道总是在具排序位置 2 的通道之前启动。如果