某電機控制板帶有動力回收的功能,在沒有助力電池時,,電機的轉動也可以繼續(xù)為控制板供電,。而電機的不均勻轉動會產生快速波動的電壓,從而導致電源芯片輸出極不穩(wěn)定的電壓,,使得后級設備在極短的時間內頻繁的上下電,,導致板子上的藍牙模塊頻繁丟失固件甚至燒壞,降低了產品性能,。后來通過調整電源芯片EN引腳的相關配置,,完美解決了該問題。想知道對EN做了什么“手腳”嗎,?小小的EN還蘊含著什么樣的大智慧呢,?
一、概述
EN即Enable,,即“使能”的意思,,不同的芯片的叫法也有所不同,如EA,、RUN等,。而它們的功能基本是一樣的,即只有該引腳激活時,,芯片或模塊才能正常的輸出,。針對這一功能,我們可以添加一些簡單的外圍電路來實現(xiàn)穩(wěn)定芯片或者輸出上電排序的功能,。一些較高級的電源芯片的EN引腳通常還帶有滯回的特性,。
二、應用技巧
1.巧用分壓電阻,,實現(xiàn)電源芯片的穩(wěn)定輸出
對于電源芯片,,我們通常使用分壓電阻將EN信號接到電源的輸入引腳上,來防止EN端的電壓超過它的耐壓值,。而在滿足耐壓值得條件下,,還要將EN腳的電壓設定在“合適”的范圍。
例如文章一開始提到的,,某電機控制板的24V電源在給電機供電的同時也通過DC/DC:MP2451輸出12V給其他電路供電,。在沒有助力電池時,電機發(fā)電為控制板供電,,而電機的轉動并非是勻速的,,產生了波動較大的電壓,如下圖1所示,,黃色線為電機反向發(fā)電電壓,,綠色則為MP2451輸出的電壓。
圖1電機發(fā)電曲線和DCDC的輸出曲線
由上圖1可以看出,,電機的發(fā)電電壓(DC/DC的輸入電壓)VIN大概在6.2V時候就使能了DC/DC輸出,,此時輸入電壓小于設定的12V輸出電壓,使得DC/DC內部的MOS管由于輸出反饋的作用一直在快速的導通和關閉,,形成了一個噪聲包絡隨著輸入波動的,、不穩(wěn)定的輸出電壓。當電機的發(fā)電電壓大于12V時,,DC/DC才輸出了平穩(wěn)的12V電壓,。
這是因為電路中的分壓電阻網絡設置不當,在輸入電壓很低的時候就達到了EN的閾值電壓,,導致過早使能電源芯片輸出,。這就是設計過程中只考慮了將電源芯片的EN引腳電壓設置在耐壓值以下,而未考慮將EN腳的分壓網絡設定在“合適”的范圍的例子,。
那么EN腳的分壓網絡設定在什么位置比較合適呢,?
圖2EN使能輸出曲線
l如曲線①所示,輸入電壓較低時就達到了VEN的使能閾值,,使能芯片輸出,,此時輸出受到輸入波動的影響且上電緩慢,影響了后級電路的工作穩(wěn)定性,;
l如曲線②所示,,輸入電壓VIN上升到70%~80%的時候,VEN才到達使能閾值,,此時芯片輸出摒除了輸入電源的不穩(wěn)定階段,,上電迅速,輸出平穩(wěn),,減小了輸入電壓波動的影響,;
l同時預留了20%~30%的余量避免了輸入電源波動導致輸出關閉的問題;
l由此可知將電源芯片的EN閾值電壓通過分壓網絡設定在70%~80%×VIN是較為合理的,,EN閾值可以通過芯片手冊查得,。如下圖3所示,根據(jù)已知的EN閾值和輸入電壓即可求得合適的分壓電阻比例,。
圖3根據(jù)已知的EN閾值分配網絡電阻
圖4是調整EN引腳的分壓電阻阻值后的輸出波形,,輸出的電壓波動得到了明顯的改善。再繼續(xù)調整分壓電阻阻值,,就可以得到更加平穩(wěn)的輸出波形,,此方法簡單有效的解決了前面提到的輸出不穩(wěn)定的問題,。
圖4調整分壓電阻后的電壓波形
由此可見,小小的EN引腳,,設置不當也會引起不小的麻煩,,因此在滿足EN耐壓值的件下,根據(jù)實際情況將EN的輸入電壓穩(wěn)定在“合適”的范圍之內,,也是非常重要的,。這個小小的使用技巧,您學會了嗎,?
2.巧用EN功能,,實現(xiàn)上電時序
電路設計中,芯片或模塊往往需要多種工作電源,,同時對這些電源的上電順序也提出了相應的要求,。若沒有滿足這些上電時序的要求可能導致總線沖突、器件閂鎖等故障,。例如某系統(tǒng)上的工作電源有VCC_Core,、VCC_DDR、VCC_DIO三種電源,,通過分立的電源芯片控制,。此時可以通過調整電源芯片EN引腳的RC回路來控制上電時序,即圖中的R1和C1,。
圖5 RC延時電路
RC時間常數(shù)大的也必定產生動作延遲,,即后開始工作,改變不同的參數(shù)得到不同的延時時間,,從而控制分立電源芯片的上電時序,。此法還可以滿足用一個EN信號控制多個電源芯片的使用需求。
需要注意的是RC中的電阻也不能過大,,要滿足EN引腳所需的電流需求,。如下圖所示為某電源芯片手冊中EN輸入電流條件。
圖6 EN腳輸入電流舉例
三,、總結
通過對EN的控制,,可以實現(xiàn)相應的功能,包括合理設置EN的靜態(tài)工作點,,既可以避免在電源電壓不穩(wěn)定階段開啟芯片電源供電,,又能避免在正常工作時,電源電壓波動引起系統(tǒng)意外掉電,。通過對EN的邏輯時序控制,,可以實現(xiàn)多路電源上電時序的控制。
此外,在EN端加上適當?shù)目刂齐娐?,可以放大EN的滯回電壓,。這一點對于電池供電的系統(tǒng),在電池接近耗盡的時候,,可以避免電路循環(huán)重復上下電,。
由此可見,這看似簡簡單單的EN引腳,,使用時也是需要多加注意的。通過本文的介紹,,您是不是也覺得這小小EN,,蘊含大大的智慧呢?