深入解析LTC2928：多通道電源管理的理想之選

在電子設(shè)備的設(shè)計中，電源管理是至關(guān)重要的一環(huán)。合理的電源管理不僅能確保設(shè)備的穩(wěn)定運行，還能提高能源利用效率。今天，我們就來深入探討一款功能強(qiáng)大的多通道電源管理芯片——LTC2928。

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一、LTC2928簡介

LTC2928是一款四通道可級聯(lián)的電源排序器和高精度監(jiān)控器。它的出現(xiàn)為電源管理帶來了極大的便利，無需軟件即可輕松配置電源管理功能。每個設(shè)備最多可控制四個電源，還能通過級聯(lián)的方式控制更多電源。其具備分階段電源排序功能，時間位置可調(diào)節(jié)，同時還能進(jìn)行故障事件報告和診斷，可選擇在故障時進(jìn)行系統(tǒng)關(guān)機(jī)。

二、特性亮點

1. 無需軟件配置

這是LTC2928的一大優(yōu)勢，通過幾個外部組件就能配置排序閾值、順序和時序，避免了在系統(tǒng)開發(fā)過程中對PCB布局或軟件進(jìn)行更改。這對于提高開發(fā)效率、降低開發(fā)成本非常有幫助。

2. 多電源控制與級聯(lián)

每個LTC2928可控制多達(dá)四個電源，并且可以通過級聯(lián)的方式控制無限數(shù)量的電源。這使得它在復(fù)雜的電源管理系統(tǒng)中具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。

3. 高精度監(jiān)控

具備1.5%的欠壓監(jiān)控精度，能夠?qū)崟r監(jiān)測電源電壓，確保電源在正常范圍內(nèi)工作。同時，還能進(jìn)行過壓和故障指示，可配置欠壓和過壓閾值，為電源的安全運行提供了保障。

4. 電荷泵使能引腳

電荷泵使能引腳可驅(qū)動N溝道MOSFET，方便控制外部電源開關(guān)。

5. 寬電壓范圍

工作電壓范圍從2.9V到16.5V，適用于多種不同的電源系統(tǒng)。

6. 多種封裝形式

提供5mm × 7mm 38引腳QFN和36引腳SSOP封裝，方便不同的應(yīng)用需求。

三、電氣特性

1. 電源引腳

• (V_{CC})輸入電源范圍為2.9V - 6V，輸入電源電流在不同條件下有相應(yīng)的數(shù)值。
• (HV{CC})高電壓輸入電源范圍為7.2V - 16.5V，當(dāng) (HV{CC})為12V時，可輸出3.3V的穩(wěn)壓 (V_{CC})。

  2. 順序上下電引腳

  ON引腳的閾值電壓和滯后電壓都有明確的規(guī)定，并且在不同溫度下能保持相對穩(wěn)定。

  3. 電壓監(jiān)控引腳

  能精確監(jiān)測電源電壓，不同的閾值和時序參數(shù)確保了對電源狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷。

  4. 使能引腳

  使能引腳在不同狀態(tài)下的電壓輸出和電流拉取都有相應(yīng)的電氣特性，可根據(jù)具體需求進(jìn)行配置。

  5. 比較器輸出

  比較器輸出的高低電平電壓和電流特性，為故障檢測和狀態(tài)判斷提供了依據(jù)。

四、引腳功能

1. CAS引腳

級聯(lián)輸入/輸出引腳，用于連接主設(shè)備和從設(shè)備，增加每個時間位置可排序的電源數(shù)量。

2. CMP1 - CMP4引腳

比較器和/或故障狀態(tài)輸出引腳，可用于診斷故障類型和來源。

3. DONE引腳

序列完成輸出引腳，在序列上電操作完成時拉低，序列下電操作結(jié)束時恢復(fù)高阻抗?fàn)顟B(tài)。

4. EN1 - EN4引腳

使能輸出引腳，可連接到電源關(guān)閉輸入或外部N溝道MOSFET柵極，控制電源的開關(guān)。

5. FLT引腳

故障輸入/輸出引腳，當(dāng)檢測到內(nèi)部或外部故障時拉低，可用于系統(tǒng)故障保護(hù)。

6. (HV_{CC})引腳

高電壓電源輸入引腳，可提供7.2V - 16.5V的電源輸入。

7. MS1、MS2引腳

主/從三態(tài)配置輸入引腳，用于選擇設(shè)備的主從狀態(tài)和相關(guān)配置。

8. ON引腳

序列上下電輸入引腳，電壓超過1V啟動序列上電，低于0.97V啟動序列下電。

9. OV引腳

過壓輸出引腳，當(dāng)正電源超過配置的過壓閾值時拉低。

10. OVA引腳

過壓調(diào)整輸入引腳，可用于設(shè)置正電源的過壓閾值。

11. PTMR引腳

電源良好定時器引腳，通過外接電容設(shè)置電源達(dá)到閾值的最大時間。

12. RDIS引腳

復(fù)位禁用三態(tài)輸入引腳，可用于強(qiáng)制RST引腳為高電平。

13. REF引腳

參考輸出引腳，用于偏移負(fù)電源的監(jiān)測。

14. RST引腳

復(fù)位輸出引腳，當(dāng)任何電源低于欠壓閾值時拉低，所有電源高于欠壓閾值一段時間后拉高。

15. RTMR引腳

復(fù)位定時器引腳，通過外接電容設(shè)置復(fù)位延遲時間。

16. RT1 - RT4引腳

電阻時間位置配置輸入引腳，用于選擇每個使能輸出的開關(guān)時間位置。

17. SQT1、SQT2引腳

排序閾值三態(tài)配置輸入引腳，用于選擇正電源和負(fù)電源的排序閾值。

18. STMR引腳

序列定時器引腳，通過外接電容設(shè)置相鄰時間位置之間的延遲。

19. (V_{CC})引腳

電源輸入/輸出引腳，為內(nèi)部電路提供電源。

20. VSEL引腳

電壓監(jiān)控選擇輸入引腳，可選擇正輸入或正負(fù)混合輸入。

21. V1 - V4引腳

電壓監(jiān)控輸入引腳，連接到外部電阻分壓器，監(jiān)測電源電壓。

五、工作模式

1. 序列上電階段

當(dāng) (V{CC})上升時，LTC2928進(jìn)入上電模式，拉低CAS引腳。 (V{CC})穩(wěn)定后，釋放CAS引腳。ON輸入超過1V時，啟動序列上電過程。在這個過程中，序列定時器開始工作，根據(jù)RT輸入選擇的時間位置依次開啟電源。如果電源未能在規(guī)定時間內(nèi)達(dá)到序列閾值，將產(chǎn)生序列故障。

2. 電源監(jiān)控階段

所有電源監(jiān)控輸入超過序列閾值后，進(jìn)入電源監(jiān)控階段。比較器切換到高精度欠壓閾值，RST引腳在所有電源超過欠壓閾值一段時間后拉高。如果任何電源低于閾值，RST引腳拉低。

3. 序列下電階段

ON輸入低于0.97V時，啟動序列下電過程。比較器閾值和REF引腳的電壓移動到序列下電閾值，按照與上電相反的順序關(guān)閉電源。如果電源未能在規(guī)定時間內(nèi)達(dá)到序列下電閾值，將產(chǎn)生序列下電故障。

六、故障檢測與處理

1. 故障類型

LTC2928能檢測多種故障，包括序列故障、系統(tǒng)控制器命令故障、復(fù)位故障和外部故障。

2. 故障處理

當(dāng)檢測到故障時，LTC2928會立即拉低EN1 - EN4輸出，關(guān)閉所有使能的電源。要清除故障條件，需要滿足所有電源低于序列下電閾值、ON輸入低于0.97V和FLT引腳外部釋放等條件。

3. 故障報告

故障信息會被鎖存到比較器輸出引腳，通過讀取這些引腳可以診斷故障類型和故障通道。

七、應(yīng)用信息

1. 不使用通晶體管

LTC2928的使能輸出可直接驅(qū)動DC/DC轉(zhuǎn)換器的關(guān)閉/使能、運行/軟啟動或控制輸入，但要注意不要超過DC/DC轉(zhuǎn)換器使能輸入的最大電壓額定值。

2. 級聯(lián)多個LTC2928

可以通過CAS連接實現(xiàn)電源擴(kuò)展，通過DONE - ON連接實現(xiàn)時間擴(kuò)展，還可以將兩種連接方式結(jié)合使用，實現(xiàn)更復(fù)雜的電源管理。

3. 增加使能延遲

可以使用使能上拉電流為延遲電容充電，實現(xiàn)使能之間的任意延遲。

4. 擴(kuò)展序列延遲

通過并聯(lián)電容到STMR引腳，可以在特定事件后擴(kuò)展序列延遲。

5. 校正IR壓降

在高電流應(yīng)用中，LTC2928可配置為在電源上電且浪涌電流減小后啟用感測晶體管，校正IR壓降。

6. 放電負(fù)載電容

可以利用LTC2928使能輸出的下拉強(qiáng)度快速放電負(fù)載電容，也可以使用外部反相器實現(xiàn)更快的關(guān)斷時間。

7. 使用電源模塊電壓控制電源

可以利用電源模塊的輸出電壓來控制電源的開關(guān)，并監(jiān)測電源的合規(guī)性。

8. 強(qiáng)制電源關(guān)閉或禁用未使用通道

將相應(yīng)的RT輸入接地可以屏蔽未使用的通道，在故障時也可以使用異步關(guān)閉功能。

9. 強(qiáng)制電源在上電前開啟

在測序前，可以將相應(yīng)的RT引腳拉到 (V_{CC})，強(qiáng)制使能引腳為高電平，方便對電源進(jìn)行測試。

八、設(shè)計示例

文檔中給出了一個使用LTC2928的電源排序應(yīng)用設(shè)計示例，詳細(xì)介紹了配置過程，包括電源連接、極性選擇、設(shè)備指定、序列閾值選擇、時間位置設(shè)置、欠壓閾值計算、電源良好時間設(shè)置、復(fù)位延遲時間設(shè)置和過壓閾值設(shè)置等。同時，還展示了序列上電、電源監(jiān)控和序列下電三個階段的工作過程。

九、總結(jié)

LTC2928是一款功能強(qiáng)大、性能優(yōu)越的多通道電源管理芯片，它為電子工程師提供了一種高效、靈活的電源管理解決方案。在實際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)具體需求合理配置LTC2928的各項參數(shù)，實現(xiàn)對電源的精確控制和管理。你在使用LTC2928的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。