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從容解決設(shè)計(jì)難題,應(yīng)對(duì)電源排序挑戰(zhàn)

發(fā)布時(shí)間:2019-11-01 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】正如拳擊手邁克·泰森(Mike Tyson)所說:“要想不被擊倒,每個(gè)人都需要靈活應(yīng)對(duì)。”當(dāng)優(yōu)秀的拳擊手看穿對(duì)手的出招策略時(shí),他們就會(huì)取得勝利。但是,出色的拳擊手往往都樂于先吃一拳,然后根據(jù)局勢(shì)隨機(jī)應(yīng)變,直到找到制勝法寶。
 
同樣,系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在遇到電源排序問題時(shí)必須學(xué)會(huì)靈活變通。通常,最簡(jiǎn)單和最節(jié)省成本的解決方案是添加具有斷電和故障安全保護(hù)功能的多路復(fù)用器。
 
什么是斷電保護(hù)?
 
斷電保護(hù)是某些模擬開關(guān)中的一項(xiàng)關(guān)鍵功能,有助于解決電源排序難題。當(dāng)今業(yè)界熱衷于低功耗系統(tǒng),通常有多個(gè)電源軌為多個(gè)集成電路(IC)供電。您可能會(huì)猜到,這可能會(huì)讓系統(tǒng)變得混亂。您必須考慮到在添加或更改電源軌時(shí)可能會(huì)在通電和斷電期間發(fā)生故障。通常來講,防止諸如反向供電或閂鎖之類等的情況的出現(xiàn)可能會(huì)令人非常煩惱,因?yàn)檫@些問題可能會(huì)在最后一刻發(fā)生。靈活且具節(jié)省成本的解決方案可快速解決問題,如同拳擊手在中招后使出的權(quán)宜之計(jì)一樣。
 
信號(hào)開關(guān)和多路復(fù)用器是保護(hù)系統(tǒng)模擬和數(shù)字信號(hào)的解決方案。更具體地說,具有斷電保護(hù)的開關(guān)如TMUX1511,是隔離兩個(gè)子系統(tǒng)和保護(hù)下游組件的絕佳工具。集成的斷電保護(hù)功能可防止反向供電,從而保護(hù)下游組件免受數(shù)字信號(hào)的影響。在圖1中,您可看到一個(gè)基本的信號(hào)開關(guān),用于隔離從子系統(tǒng)A到子系統(tǒng)B的3.3V數(shù)字控制信號(hào)。
 
從容解決設(shè)計(jì)難題,應(yīng)對(duì)電源排序挑戰(zhàn)
圖1:用于信號(hào)隔離的開關(guān)
 
在安全地將信號(hào)傳遞到子系統(tǒng)B之前,處于開啟狀態(tài)的開關(guān)可將控制信號(hào)留在子系統(tǒng)A上。通常來講,開關(guān)的目的是指示何時(shí)傳遞控制信號(hào),進(jìn)而打開子系統(tǒng)B的關(guān)鍵部分。盡管這聽起來很簡(jiǎn)單,但當(dāng)在通電和斷電期間意外發(fā)生失配問題時(shí),就會(huì)發(fā)生故障。這種情況下,子系統(tǒng)A的電源軌可在開關(guān)和子系統(tǒng)B之前上電,如圖2所示。
 
從容解決設(shè)計(jì)難題,應(yīng)對(duì)電源排序挑戰(zhàn)
圖2:電源排序期間的反向供電
 
與圖1對(duì)比,來自子系統(tǒng)A的3.3V信號(hào)為內(nèi)部靜電放電二極管反向供電,從而接通開關(guān)。這將關(guān)閉通往子系統(tǒng)B的信號(hào)路徑,使信號(hào)從開關(guān)中(黃色箭頭)漏出,從而出現(xiàn)錯(cuò)誤的邏輯狀態(tài),這可能會(huì)損壞子系統(tǒng)B并中斷系統(tǒng)啟動(dòng)。
 
為了解決這種問題,TI斷電保護(hù)開關(guān)可在輸入/輸出(I/O)管腳上保持高阻抗?fàn)顟B(tài),從而防止未供電的電源軌(VDD)和SEL管腳出現(xiàn)反向供電現(xiàn)象。
 
圖3所示為TMUX1511成功隔離了數(shù)字信號(hào),并在電源排序期間保護(hù)了自身和子系統(tǒng)B。由于具有斷電保護(hù)功能,該開關(guān)可將信號(hào)路徑與電源軌隔離。因?yàn)殚_關(guān)現(xiàn)在可隔離通電或不通電的子系統(tǒng),這增加了系統(tǒng)保護(hù)的關(guān)鍵層。最終,這為您提供了一種靈活的方法來解決功率排序難題,即為信號(hào)路徑增加保護(hù)。
 
從容解決設(shè)計(jì)難題,應(yīng)對(duì)電源排序挑戰(zhàn)
圖3:具有斷電保護(hù)的TI開關(guān)
 
SEL管腳中的邏輯信號(hào)如何?
 
如同斷電保護(hù)隔離電源軌和I/O信號(hào)路徑的方式一樣,故障保護(hù)邏輯隔離電源軌和SEL管腳邏輯信號(hào),如圖4所示。
 
從容解決設(shè)計(jì)難題,應(yīng)對(duì)電源排序挑戰(zhàn)
圖4:故障安全邏輯開關(guān)可防止反向供電
 
如果沒有故障保護(hù)邏輯,則SEL或EN管腳中的邏輯信號(hào)會(huì)向VDD反向供電,從而損壞子系統(tǒng)B和開關(guān)本身。該開關(guān)類似于斷電保護(hù),可在SEL邏輯管腳上保持高阻抗?fàn)顟B(tài),從而防止電源在電源排序期間流經(jīng)VDD。
 
為您選擇合適的開關(guān)
 
TI的開關(guān)和多路復(fù)用器產(chǎn)品組合涵蓋各種的通道數(shù)、配置和電壓電平。這個(gè)功能豐富的產(chǎn)品組合包括具有斷電保護(hù)和故障保護(hù)邏輯功能的開關(guān),包括TMUX1072。
 
 
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