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寬帶通訊及大規模高速存儲系統近年來得到了飛速發展，為進一步提高數據處理能力，會越來越多地采用新工藝、新技術開發生產的通訊控制處理器 - MCU、DSP、PLD等，這些新型器件通常需要兩個供電電源（I/O口和內核），由多個這種器件構成的通訊系統往往需要3路或更多的供電電源。這些電源的性能各不相同，啟動和關閉時間也千差萬異。因此很難滿足高速處理器件對上電、斷電時序的要求。而I/O口和內核電源的上電、斷電順序的正確與否除了關系到系統是否能夠正常啟動，同時還影響硬件電路的可靠性，因為如果上電過程中，內核電壓與I/O電壓上電時序不對，導致I/O口電壓與內核電壓差過大，可能導致器件損壞。因此謹慎設計上電/斷電時序控制或保護電路對這類系統可靠性十分重要。 傳統多電源系統上電時序 為了便于說明，我們以一個3電源供電系統為例，其中+5V為外圍電路的供電電源，DSP的I/O口電源為+3.3V, 內核電壓為+1.8V, 后兩個電源由+5V通過DC/DC變換器得到。如圖1a所示，圖1b （I/O口電壓比內核電壓先上電） 和 圖1c（I/O電壓比內核電壓后上電） 為可能的上電時序。 由圖1可見，該系統上電/斷電時序完全由DC/ DC電源本身及負載特性所決定，不能滿足DSP等器件的上電要求。 傳統的時序控制電路 采用比較器、電壓基準、阻容元件構成的上電時序電路如圖2所示。圖2電路保證在沒有V cc1的情況下Vcc2處于關斷狀態，它在一定程度解決了上電/掉電的時序問題。但時序仍與Vcc1 的上升時間有關，這一點可能無法讓設計者接受。同時它也存在Vcc1撤掉后Vcc2 會繼續維持一段時間的問題--該時間與RC時間常數和 Vcc1的下降時間有關。另一個缺點是至少需要5個元件才能實現此功能。 集成電壓追蹤器實現自動時序控制 Maxim公司推出的兩款集成電壓跟蹤控制器 - MAX5039/MAX5040能夠實現多電源系統上電/掉電時序的自動控制，當內核電源發生故障時，自動關閉I/O口直流電源。 圖3所示電路除了實現了圖2電路的功能外，它還具有以下附加功能：1. 當VCC電壓低于預先設置的電壓門限值(比如2.5V)，MAX5040的SDO輸出為低電平，I/O口和內核直流電源變換器均被關閉；2. 掉電時，當MAX5040檢測到VCC低于預先設置電壓門限時，SDO立即變低，又將上述兩個電源關閉，這樣就避免了輸入電壓過低時的不確定狀態， 提高了系統可靠性；3. 如果內核電壓在啟動過程中一直關閉，通過NMOS將V core維持在Vcore預設附近15ms后，MAX5040會自動判斷內核電壓尚未開啟，將SDO變低，關閉I/O口電源變換器。 4. 可用于更低內核電壓系統的時序控制（可低到0.8V） 圖4是采用圖3集成電壓跟蹤器MAX5040時得到的上電/掉電時序圖。由該圖可見，I/O電壓和內核電壓完全滿足DSP上下電時序。 結論 多電壓芯片或多電源系統對每個電壓上電，掉電時序有嚴格的要求，系統上/下電必須嚴格滿足該規范，否則將導致系統不能正常工作，最嚴重結果將損壞器件；采用比較器，與門等方案可基本解決問題，而集成電壓追蹤器能提供更完善的控制和保護功能，實用范圍更廣，電路簡單，進一步提高了系統可靠性，降低了系統成本。 |
