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做好自啟動(dòng)不容易,理解穩(wěn)壓器和帶隙基準(zhǔn)的上電復(fù)位需求

作者: 時(shí)間:2013-08-28 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

自啟動(dòng)是必需的,但有時(shí)卻難以實(shí)現(xiàn),無(wú)論是激發(fā)人體,還是冷啟動(dòng)汽車(chē),或者是給IC提供POR(),都會(huì)面臨這樣的問(wèn)題。POR可以確保系統(tǒng)在已知的安全狀態(tài)下啟動(dòng)。在此,我們將討論幾種誤用這一技術(shù)的情形,幫助設(shè)計(jì)者避免啟動(dòng)問(wèn)題。

  引言

  公司招聘銷(xiāo)售人員和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師時(shí),積極主動(dòng)是這些人員必備的良好素質(zhì);Charles Kettering發(fā)明的自動(dòng)檔汽車(chē)則是“主動(dòng)性”的另一種表現(xiàn)形式,老式汽車(chē)都需要手動(dòng)檔啟動(dòng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。

  同樣,許多IC(集成電路)在上電時(shí)也需要一個(gè)處理過(guò)程。啟動(dòng)時(shí),模擬電路和數(shù)字電路需要進(jìn)入一個(gè)預(yù)定狀態(tài),為此,我們采用稱(chēng)之為POR ()的電路。

  POR確保上電時(shí)按照預(yù)定順序有序執(zhí)行操作,例如,首先提供電路偏置并保持穩(wěn)定,以確保電路的正確控制。立體聲系統(tǒng)是一個(gè)眾所周知的例子,接通電源后,可能會(huì)延遲10秒鐘左右播放音頻信號(hào),以避免功放和揚(yáng)聲器受到開(kāi)機(jī)瞬間浪涌電流的沖擊。典型情況下,驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的功放偏置在電源擺幅的一半,靜態(tài)狀態(tài)下,揚(yáng)聲器信號(hào)為直流電壓。如果上電時(shí)就建立靜態(tài)偏置,則可能出現(xiàn)突變,發(fā)出刺耳的“嘭”聲,導(dǎo)致?lián)P聲器損壞,這也是有經(jīng)驗(yàn)的音響發(fā)燒友從不冒險(xiǎn)在帶電狀態(tài)下插拔設(shè)備的原因。

  為什么上電順序是的一部分?

  上電順序是一個(gè)需要花大量篇幅解釋的課題。幾年前,當(dāng)三端剛剛進(jìn)入市場(chǎng)時(shí),人們發(fā)現(xiàn)在有正、負(fù)電源供電的系統(tǒng)中時(shí)常出現(xiàn)問(wèn)題,如果反極性電壓首先上電,輸出可能被拉向?qū)Ψ降碾妷?,這樣一來(lái),幸運(yùn)的話,只是不啟動(dòng),但沒(méi)有損壞;運(yùn)氣不好的話,電路板會(huì)冒煙,甚至著火。

  為了防止這種事故的發(fā)生,芯片制造商在應(yīng)用說(shuō)明中建議用戶(hù)增加二極管。后來(lái),制造商把這一需求納入其設(shè)計(jì)規(guī)范,從而消除了這一問(wèn)題。但是,除非萬(wàn)不得已,有些負(fù)壓穩(wěn)壓器仍然需要增加二極管保護(hù)。

  啟動(dòng)過(guò)程的奇特現(xiàn)象

  對(duì)正電壓穩(wěn)壓器

  幾年前,人們發(fā)現(xiàn)精密的正壓穩(wěn)壓器在輸出端被拉到地電平以下時(shí)將不能啟動(dòng),該系列穩(wěn)壓器有三種溫度范圍的器件:0 - 70°C、-40°C - 85°C、-55°C - 125°C。出于成本考慮,有些工程師選用0 - 70°C工作范圍的器件。他們知道實(shí)際應(yīng)用中,器件可能在特殊情況下工作在100°C以上。為了確認(rèn)器件能夠保持有效工作,工程師們進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試。他們抽出100片器件,將其加熱到135°C進(jìn)行驗(yàn)證,測(cè)試結(jié)果顯示這些器件都沒(méi)問(wèn)題。而產(chǎn)品應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)后,卻出現(xiàn)了少量軟故障,其中一臺(tái)發(fā)生故障后又恢復(fù)正常。

  這臺(tái)故障機(jī)被帶回實(shí)驗(yàn)室,經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查,發(fā)現(xiàn)它在故障狀態(tài)下,電壓基準(zhǔn)的輸出被拉至地電位。如果將器件加熱到105°C,并在輸出端施加一個(gè)負(fù)壓,則有2%-3%的基準(zhǔn)不能啟動(dòng)。顯然,無(wú)論是負(fù)壓還是溫度,都已超出了器件規(guī)范允許的工作范圍。當(dāng)工程師向廠商反映這一器件問(wèn)題時(shí),廠商對(duì)于器件在高溫下不啟動(dòng)感到很奇怪。

  電壓基準(zhǔn)

  電壓基準(zhǔn)是精密的小電流、低溫漂穩(wěn)壓器。圖1中,電壓基準(zhǔn)內(nèi)部運(yùn)放的反相端(反饋節(jié)點(diǎn))連接到輸出端,齊納管或頂部的電阻連接在輸入電源,內(nèi)部穩(wěn)壓器或輸出端,電阻也可以電流源形式表示。此時(shí),您可以想象當(dāng)正電源斷電,而有負(fù)壓施加到輸出節(jié)點(diǎn)的狀況。一旦電源重新上電,電路將無(wú)法在運(yùn)放內(nèi)部建立正確的偏置電壓,內(nèi)部寄生電容仍處于充電狀態(tài),從而保持電路始終關(guān)斷。

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