本文的電源芯片指DC-DC和LDO芯片。
EN即enable,意為使能,指的是激活該管腳,電源芯片才會有輸出。
在EN腳上設計不同的外圍電路,可以實現電源芯片多種上電功能,別看一個小小的EN管腳,設計不好,同樣影響電源芯片的正常工作。
接下來一起看一下EN管腳有那些玩法吧!
▉ 玩法1:EN腳懸空
某些DC_DC的EN pin支持懸空使能,也就是說EN不用接任何器件,只要有輸入,就會有輸出。
某些DC-DC的pin description里面有float to enable字樣
為什么懸空也能使能?
帶float to enable的DC-DC EN管腳內部會有一個內置上拉源接到輸入VIN上,在EN腳懸空時,利用0.9uA的上拉源來開啟電源。
EN管腳的內部上拉源
▉ 玩法2:用CPU的GPIO控制EN管腳
通過單片機GPIO輸出高低電平來開啟/關閉DC-DC,一般EN pin會有一個閾值,超過這個值,開啟DC-DC,低于這個值關閉DC-DC。
在電氣參數欄可以查看DC-DC EN腳開啟閾值電壓
設計時建議預留兩個分壓電阻,提高兼容性,更換不同IO電壓的CPU時可做到有的放矢。
通過單片機的GPIO控制DC-DC EN pin
但同時也要注意不能超過EN管腳耐壓最大值。
DC-DC EN管腳耐壓最大值
▉ 玩法3:EN腳通過兩個分壓電阻接到VIN上
那有人說了,我不用CPU的GPIO控制,想上電DC-DC就有輸出,可以通過VIN接兩個電阻分壓到EN管腳,這種多見于DC-DC芯片,一般VIN和EN電壓不在一個水平上,VIN電壓較高需要進行分壓,見下左圖。
VIN和EN處于同一電壓水平的,這種多見于LDO芯片,可通過電阻R1上拉到VIN,見下中圖。
或者VIN和EN直接短接相連,將R1換作一根導線,這個時候電源的開啟和關系取決于VIN輸入的UVLO閾值,見下右圖。
VIN通過分壓電阻接到DC-DC EN pin
▉ 玩法4:EN腳通過兩個分壓電阻調整UVLO閾值
通過分壓電阻接到EN管腳的好處是可以設置DC-DC的啟動電壓和關閉電壓,Vstart和Vstop電壓值至少高于DC-DC的UVLO值,不然設置分壓電阻沒有意義。
UVLO的全稱是under voltage lock out,顧名思義就是低電壓鎖定,即欠壓保護。
UVLO是針對DC-DC的輸入VIN來說的,當電壓低于某一定值,DC-DC直接鎖定保護,UVLO限制了電源芯片的最低輸入電壓,一定程度上可以保證芯片不會產生不穩定的震蕩,提高電源芯片工作時的穩定性和可靠性。
UVLO的閾值通常都是小于VIN最小輸入電壓值的,且是由芯片內部寄存器控制,在某些應用場合,如果不希望UVLO這么低,通過調整分壓電阻阻值,可以設置電源啟動電壓和停止電壓。
r1的計算公式為:
r2的計算公式為:
- Vstart為啟動電壓,Vstop為關閉電壓;
- Vena為EN閾值電壓;
- Ihys為遲滯電流,I1為EN上拉源電流;
- r1和r2為外部分壓電阻;
要求不高,可以直接采用公式:
高于Vstart電源開啟,低于Vstart電源關閉。
為使DC-DC穩定使能,可以將Vena設置為比其閾值大一些(介于閾值和其最大值之間即可),根據閾值和想要的開啟電壓,選擇合適的r1和r2取值。
▉ 玩法5:EN腳外部加RC延時電路
某些電路有多個LDO,且LDO上電有時序要求,此時可以在EN Pin上加RC,通過設置RC的大小,來滿足要求,如下的VOUT1如果要求比VOUT2先上電,即可將R1C1參數設置比R2C2小即可。
上電時序有要求的可在EN Pin上加RC延時電路EN管腳也可以換作用兩個GPIO控制,利用兩個GPIO的控制延時來滿足時序要求。
用兩個GPIO控制EN來滿足上電時序
為避免一些場合輸出電壓受到剛上電時輸入電壓波動的影響(T1~T2),利用分壓電阻或者RC延時電路,使輸入電壓上升到70~80%*VIN時,再開啟使能EN(T2后),以得到更穩定的輸出電壓。
Vout受到Vin電壓波動的影響
▉ 玩法6:多電源協同作戰
有一些電路使用多種電源時,可以用上一級電源的PWRGD管腳來drive下一級電源的EN Pin,達到有福同享有難同當的目的,即上一級電源開,下一級電源才開,上一級電源異常,下一級電源也無法開啟(同時開,同時關),此電路也可以滿足時序的要求,即VOUT2比VOUT1上電慢。
用上一級PWRGD管腳來驅動下一級電源的EN Pin
上圖中的PWRGD是開漏輸出,電源異常時,此腳會被拉低,指示電源是否good的管腳。
PWRGD管腳描述
如下是EN1、PWRGD1、VOUT1、VOUT2的上電波形,可以看出,在前級電源完全上電之后,即PWRGD1管腳變為穩定的高電平時VOUT2才開始緩慢上升。
雙電源EN1、PWRGD1、VOUT1、VOUT2上電波形
▉ 更多玩法等待你們解鎖
介紹了這6種玩法,大家可以舉一反三,還有很多EN管腳設計方法就不一一列舉了,設計好EN管腳的目的就是為了相應功能的實現和電源芯片穩定可靠的工作。
今天的文章內容到這里就結束了,希望對你有幫助,喜歡的話,點個贊點個在看,我們下一期見。