从容解决设计难题,应对电源排序挑战

2019年10月30日 10:39
作者:Celi Palhua Flores,德州仪器

正如拳击手迈克·泰森(Mike Tyson)所说:“要想不被击倒,每个人都需要灵活应对。”当优秀的拳击手看穿对手的出招策略时,他们就会取得胜利。但是,出色的拳击手往往都乐于先吃一拳,然后根据局势随机应变,直到找到制胜法宝。

同样,系统设计人员在遇到电源排序问题时必须学会灵活变通。通常,最简单和最节省成本的解决方案是添加具有断电和故障安全保护功能的多路复用器。

什么是断电保护?

断电保护是某些模拟开关中的一项关键功能,有助于解决电源排序难题。当今业界热衷于低功耗系统,通常有多个电源轨为多个集成电路(IC)供电。您可能会猜到,这可能会让系统变得混乱。您必须考虑到在添加或更改电源轨时可能会在通电和断电期间发生故障。通常来讲,防止诸如反向供电或闩锁之类等的情况的出现可能会令人非常烦恼,因为这些问题可能会在最后一刻发生。灵活且具节省成本的解决方案可快速解决问题,如同拳击手在中招后使出的权宜之计一样。

信号开关和多路复用器是保护系统模拟和数字信号的解决方案。更具体地说,具有断电保护的开关如TMUX1511,是隔离两个子系统和保护下游组件的绝佳工具。集成的断电保护功能可防止反向供电,从而保护下游组件免受数字信号的影响。在图1中,您可看到一个基本的信号开关,用于隔离从子系统A到子系统B的3.3V数字控制信号。


图1:用于信号隔离的开关

在安全地将信号传递到子系统B之前,处于开启状态的开关可将控制信号留在子系统A上。通常来讲,开关的目的是指示何时传递控制信号,进而打开子系统B的关键部分。尽管这听起来很简单,但当在通电和断电期间意外发生失配问题时,就会发生故障。这种情况下,子系统A的电源轨可在开关和子系统B之前上电,如图2所示。


图2:电源排序期间的反向供电

与图1对比,来自子系统A的3.3V信号为内部静电放电二极管反向供电,从而接通开关。这将关闭通往子系统B的信号路径,使信号从开关中(黄色箭头)漏出,从而出现错误的逻辑状态,这可能会损坏子系统B并中断系统启动。

为了解决这种问题,TI断电保护开关可在输入/输出(I/O)管脚上保持高阻抗状态,从而防止未供电的电源轨(VDD)和SEL管脚出现反向供电现象。

图3所示为TMUX1511成功隔离了数字信号,并在电源排序期间保护了自身和子系统B。由于具有断电保护功能,该开关可将信号路径与电源轨隔离。因为开关现在可隔离通电或不通电的子系统,这增加了系统保护的关键层。最终,这为您提供了一种灵活的方法来解决功率排序难题,即为信号路径增加保护。


图3:具有断电保护的TI开关

SEL管脚中的逻辑信号如何?

如同断电保护隔离电源轨和I/O信号路径的方式一样,故障保护逻辑隔离电源轨和SEL管脚逻辑信号,如图4所示。


图4:故障安全逻辑开关可防止反向供电

如果没有故障保护逻辑,则SEL或EN管脚中的逻辑信号会向VDD反向供电,从而损坏子系统B和开关本身。该开关类似于断电保护,可在SEL逻辑管脚上保持高阻抗状态,从而防止电源在电源排序期间流经VDD。

为您选择合适的开关

TI的开关和多路复用器产品组合涵盖各种的通道数、配置和电压电平。这个功能丰富的产品组合包括具有断电保护和故障保护逻辑功能的开关,包括TMUX1072。

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