LTC2927：靈活的單電源跟蹤控制器，滿(mǎn)足多樣電源需求

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電源管理至關(guān)重要，尤其是在需要對(duì)多個(gè)電源進(jìn)行跟蹤和排序的應(yīng)用場(chǎng)景中。今天，我們就來(lái)深入了解一下 Linear Technology 公司的 LTC2927 單電源跟蹤控制器，看看它是如何滿(mǎn)足各種電源管理需求的。

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一、LTC2927 簡(jiǎn)介

LTC2927 是一款專(zhuān)為電源跟蹤和排序需求設(shè)計(jì)的控制器，具有諸多出色的特性。它能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的電源跟蹤，支持電源的上升和下降跟蹤，還具備電源排序功能，且不會(huì)影響電源的穩(wěn)定性。其引腳數(shù)量少，無(wú)需串聯(lián) FET 就能控制單個(gè)電源，同時(shí)還能調(diào)節(jié)斜坡速率，并且提供電源關(guān)閉輸出。該控制器有 8 引腳 ThinSOT 和 8 引腳（3mm × 2mm）DFN 兩種封裝形式，方便不同應(yīng)用場(chǎng)景的選擇。

1.1 特性亮點(diǎn)

• 靈活跟蹤與排序：可根據(jù)需求對(duì)電源進(jìn)行上升和下降跟蹤，還能實(shí)現(xiàn)電源的排序，滿(mǎn)足不同數(shù)字邏輯電路的要求。
• 不影響電源穩(wěn)定性：通過(guò)開(kāi)環(huán)方式控制電流，不會(huì)影響電源的瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。
• 低引腳數(shù)設(shè)計(jì)：簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，降低了成本和復(fù)雜度。
• 可調(diào)節(jié)斜坡速率：能夠根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整電源的上升和下降速率。
• 電源關(guān)閉輸出：方便對(duì)電源進(jìn)行控制和管理。

1.2 應(yīng)用領(lǐng)域

LTC2927 適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，如 (V{CORE}) 和 (V{I/O}) 電源跟蹤、微處理器、DSP 和 FPGA 電源、多電源系統(tǒng)以及負(fù)載點(diǎn)電源等。

二、工作原理

LTC2927 的工作基于其獨(dú)特的跟蹤單元，該單元使用了專(zhuān)有的寬范圍電流鏡。通過(guò)選擇幾個(gè)電阻，可將電源配置為相對(duì)于其他電源或主信號(hào)以不同的斜坡速率、電壓偏移或時(shí)間延遲進(jìn)行上升和下降。

2.1 跟蹤單元

跟蹤單元將 TRACK 引腳伺服在 0.8V，TRACK 引腳提供的電流會(huì)在 FB 引腳進(jìn)行鏡像，從而在從電源的輸出端建立電壓。通過(guò)選擇合適的 (R{TA}) 和 (R{TB}) 值，可以實(shí)現(xiàn)各種電源跟蹤和排序的配置。

2.2 斜坡控制

ON 引腳的電壓水平控制著 LTC2927 的跟蹤方向。當(dāng) ON 引腳為高電平時(shí)，RAMP 引腳會(huì)有 10μA 的上拉電流，對(duì)外部電容充電；當(dāng) ON 引腳為低電平時(shí)，RAMP 引腳會(huì)有 10μA 的下拉電流，使外部電容相對(duì)于地放電。

2.3 斜坡緩沖器

RAMPBUF 引腳提供 RAMP 引腳電壓的緩沖版本，能夠驅(qū)動(dòng)連接到 TRACK 引腳的電阻分壓器，為電阻提供高達(dá) 2mA 的電流。

2.4 關(guān)閉輸出

SDO 是一個(gè)開(kāi)漏輸出，用于控制從電源的關(guān)閉或 RUN/SS 引腳。當(dāng) (V_{CC}) 高于 2.5V 且 ON 引腳高于 1.23V 或 RAMP 高于 200mV 時(shí)，SDO 輸出高電平；當(dāng) RAMP < 200mV 且 ON < 1.23V 時(shí)，SDO 輸出低電平。

三、電氣特性

LTC2927 的電氣特性在不同的溫度范圍和工作條件下都有明確的規(guī)定。例如，其電源電壓 (V{CC}) 的工作范圍為 2.9V 至 5.5V，在不同的電流條件下，電源電流 (I{CC}) 也有所不同。此外，還有如 ON 引腳閾值電壓、RAMP 引腳輸入電流、RAMPBUF 輸出電壓等多項(xiàng)電氣參數(shù)，這些參數(shù)為電路設(shè)計(jì)提供了重要的參考依據(jù)。

四、應(yīng)用設(shè)計(jì)

4.1 3 步設(shè)計(jì)流程

為了實(shí)現(xiàn)不同的電源跟蹤和排序配置，LTC2927 提供了一個(gè) 3 步設(shè)計(jì)流程：

1. 設(shè)置主信號(hào)的斜坡速率：根據(jù)所需的主電源斜坡速率 (S{M}) ，計(jì)算 RAMP 引腳電容 (C{RAMP}) 的值，公式為 (C{RAMP }=frac{I{RAMP }}{S{M}}) ，其中 (I{RAMP } approx 10 mu A) 。
2. 求解提供從電源所需斜坡速率的電阻對(duì)：選擇從電源的斜坡速率 (S{S}) ，根據(jù)公式 (R{TB}=R{FB} cdot frac{S{M}}{S{S}}) 和 (R{TA}'=frac{V{TRACK}}{frac{V{FB}}{R{FB}}+frac{V{FB}}{R{FA}}-frac{V{TRACK}}{R{TB}}}) （其中 (V{TRACK } approx 0.8 V) ）計(jì)算電阻值。
3. 選擇 (R_{TA}) 以獲得所需的延遲：如果不需要延遲，直接設(shè)置 (R{TA}=R{TA}') ；如果需要延遲，根據(jù)公式 (R{TA}''=frac{V{TRACK} cdot R{TB}}{t{D} cdot S{M}}) 計(jì)算 (R{TA}'') ，然后 (R{TA}=R{TA}' | R_{TA}'') 。

4.2 應(yīng)用示例

4.2.1 同步跟蹤示例

在同步跟蹤應(yīng)用中，主信號(hào)為 3.3V 斜坡，從電源 1 為 1.8V 開(kāi)關(guān)電源，從電源 2 為 2.5V 開(kāi)關(guān)電源，兩者都與 3.3V 主信號(hào)同步跟蹤，斜坡速率為 100V/s。通過(guò) 3 步設(shè)計(jì)流程計(jì)算出 (C{RAMP }=0.1 mu F) ，(R{TB}=16.5 k Omega) ，(R{TA}'approx 13 k Omega) ，由于不需要延遲，所以 (R{TA}=R_{TA}') 。

4.2.2 比例跟蹤示例

將同步跟蹤示例轉(zhuǎn)換為比例跟蹤，主信號(hào)斜坡速率不變，從電源 1 以 60V/s 的速率上升，從電源 2 以 85V/s 的速率上升。通過(guò)計(jì)算得出 (R{TB}=27.4 k Omega) ，(R{TA}approx 10 k Omega) 。

4.2.3 偏移跟蹤示例

在偏移跟蹤中，從電源 1 比主信號(hào)低 1V 上升，斜坡速率仍為 100V/s。先將電壓偏移轉(zhuǎn)換為延遲 (t{D}=frac{V{0 S}}{S{S}}=frac{1 V}{100 V / s}=10 ms) ，再計(jì)算 (R{TA}''=frac{0.8 V cdot 16.5 k Omega}{10 ms cdot 100 V / s}=13.2 k Omega) ，最后得出 (R_{TA}=13.1 k Omega | 13.2 k Omega approx 6.65 k Omega) 。

4.2.4 電源排序示例

在電源排序應(yīng)用中，主信號(hào)以 100V/s 的速率上升，從電源 1 在主信號(hào)開(kāi)始上升 10ms 后以 1000V/s 的速率上升，從電源 2 在主信號(hào)開(kāi)始上升 25ms 后以 1000V/s 的速率上升。通過(guò)計(jì)算得出 (C{RAMP }=0.1 mu F) ，(R{TB}=1.65 k Omega) ，(R{TA}=-2.13 k Omega) ，(R{TA}''=1.32 k Omega) ，(R_{TA}=-2.13 k Omega | 1.32 k Omega=3.48 k Omega) 。

五、設(shè)計(jì)檢查與注意事項(xiàng)

5.1 最終合理性檢查

在設(shè)計(jì)完成后，需要進(jìn)行一些檢查以確保設(shè)計(jì)的合理性。例如，從電源必須在主信號(hào)達(dá)到最終電壓之前完成上升，可通過(guò) (V{TRACK }left(1+frac{R{TB}}{R{TA }}right){MASTER }) 進(jìn)行驗(yàn)證；同時(shí)要確保 (I{TRACK }<1 mA) 和 (I{RAMPBUF }< ±2mA) ，避免 LTC2927 提供超過(guò)電氣特性表保證的電流。