簡介：采用DC/DC器件DCP0105B來控制電子產(chǎn)品內(nèi)部不同電源系統(tǒng)配電時(shí)序,從而提高電子產(chǎn)品在上下電過程中的可靠性和安全性。

1 引言

電子產(chǎn)品在上下電過程中是一個(gè)暫態(tài)過程,其邏輯控制是個(gè)復(fù)雜狀態(tài)。在一些工業(yè)控制和軍事應(yīng)用領(lǐng)域,有些控制對(duì)象有嚴(yán)格的邏輯要求,不允許在此過程中有異常輸出。同時(shí)在另外一些特殊運(yùn)用領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品的安全性有特殊的要求,內(nèi)部的部分邏輯或功能電路失效也會(huì)導(dǎo)致致命的危害,如運(yùn)載火箭、導(dǎo)彈等。

以上這些電子系統(tǒng)如果是多電源系統(tǒng),在設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮在產(chǎn)品上、下電過程中內(nèi)部各檔電源上、下電的先后次序,即產(chǎn)品配電的時(shí)序。同時(shí)如果該多電源是不共地系統(tǒng),還必須考慮配電控制的地線隔離問題。

本文將介紹一種通過TI公司(原BB公司)的DC/DC器件DCP010512DBP來控制電子產(chǎn)品內(nèi)部多電源上下電次序,從而保證產(chǎn)品控制輸出的可靠性和產(chǎn)品的安全性。

2 DCP010512DBP特點(diǎn)及控制上下電原理

TI公司的DCP01B系列IC是一種小封裝的1W可控DC/DC隔離轉(zhuǎn)換器,隔離電壓可達(dá)1000V,具有轉(zhuǎn)換效率高(可達(dá)85%)、熱保護(hù)、短路保護(hù)、可同步可控方式工作、EMC標(biāo)準(zhǔn)符合EN55022 CLASS B、元器件標(biāo)準(zhǔn)符合UL1950的特點(diǎn)。封裝為DIP14(部分GULL-WING)?？蛇\(yùn)用于電源轉(zhuǎn)換、地線環(huán)路消除(隔離)、數(shù)據(jù)獲得、工業(yè)控制和測(cè)試設(shè)備上。該系列DC/DC轉(zhuǎn)換器輸入電壓有+5V、+12V、+15V和+24V,轉(zhuǎn)換輸出電壓有+5V、+12V、+15V。

DCP010512DBP是DCP0105系列產(chǎn)品中的一種,輸入電壓為5V,輸出電壓為雙端：+12V,-12V,隔離電壓為1000V。

采用DCP010512DBP控制上下電是利用DCP內(nèi)部的看門狗電路。DCP器件內(nèi)部邏輯功能參見圖1。DCP的Vout輸出是受SYNCin和VCC控制,且控制延時(shí)只有2us。內(nèi)部看門狗電路監(jiān)測(cè)VCC的電壓,當(dāng)VCC電壓高于4V,這時(shí)如果SYNCin為高電平,DCP內(nèi)部的起振電路工作,DCP010512DBP的DC/DC次級(jí)Vout便有+12V的輸出。也就是說在上電過程中即使控制端SYNCin失控狀態(tài),在VCC到達(dá)4V以前,DCP的輸出仍為低。而一般的電子系統(tǒng)VCC電壓建立過程是毫秒級(jí)的,而TTL的邏輯電路在VCC達(dá)到3.5V以上便可建立穩(wěn)態(tài)。如果用DCP的次級(jí)去控制大功率的電源,就能通過DCP的這個(gè)特性保證在邏輯控制系統(tǒng)穩(wěn)定后再保證其他系統(tǒng)配電工作,從而完成電子系統(tǒng)上電過程的配電次序的硬件控制。同理,在下電過程中,當(dāng)系統(tǒng)的VCC下降到4V以下后,看門狗起停振作用,這時(shí)DC/DC的次級(jí)沒有輸出,而此時(shí)邏輯TTL的控制電路還在正常的工作區(qū)域,當(dāng)VCC降到3V以下邏輯控制失控時(shí),DCP的次級(jí)早已沒有輸出,用于對(duì)其他電源的控制,也不會(huì)有輸出,從而保證在下電過程中邏輯控制電路失控前,其他電源系統(tǒng)下電,不會(huì)有異常輸出。

圖1 DCP內(nèi)部邏輯原理圖

3 DCP控制上下電電路實(shí)例及分析

圖2是一個(gè)雙電源的電子產(chǎn)品內(nèi)部邏輯示意圖,其中+J和+B為兩檔不共地+28V的直流電源,+J通過DC/DC變換產(chǎn)生 邏輯控制電路用VCC,而+B為該電子產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)電路電源,負(fù)載較大。Qp為N-VMOS大功率管,而虛線部分電路為輸出控制示意電路,該輸出部分電路可能為多套,因此用?表示為其中某1套。其中Q?為輸出驅(qū)動(dòng)開關(guān)管,C?為邏輯電路產(chǎn)生的對(duì)開關(guān)管Q?控制信號(hào),而O?為開關(guān)管Q?的輸出信號(hào)。

圖2 采用DCP控制+B上電時(shí)序邏輯圖

如不采取上述電路,在系統(tǒng)供電時(shí),+B電源先上電,C?在上電過程中可能有個(gè)暫態(tài)過程,在O?端就可能有信號(hào)輸出;同理在+B未下電,而+J先下電,也可能因C?端下電過程失控而導(dǎo)致O?有異常輸出。

在采用了圖2電路控制后,+J電源變換的VCC在到達(dá)4V前,DCP010512DBP尚未開始工作,因此雖然+B電源已上電,但+B`電源未上電,所以不管這時(shí)C?的信號(hào)是不是正常,O?都能保證沒有輸出,只有在VCC到達(dá)+4V后,這時(shí)C?的控制信號(hào)已完成初始化控制,這時(shí)再接通+B`電源,就能保證O?端的輸出受控;同理,在下電過程中當(dāng)VCC低于+4V時(shí),+B`電源先切斷,這時(shí)邏輯電路還是正常狀態(tài),當(dāng)VCC下降至+3V以下時(shí),C?出現(xiàn)異常,則O?端也能確保無異常輸出。

如果邏輯電路初始化較復(fù)雜或運(yùn)用在一個(gè)嵌入式控制系統(tǒng)中,還可以通過對(duì)DCP的SYNCin引腳控制完成對(duì)+B電源的配電控制,確保產(chǎn)品內(nèi)部電源控制的安全、可靠。

由于DCP0105的輸入輸出是隔離的,因此采用如圖2電路,+J和+B電源仍然保持不共地的狀態(tài)。

4 結(jié)束語

多電源系統(tǒng)的電子產(chǎn)品在上下電過程中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)雜的暫態(tài)過程,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)者所不曾預(yù)見或不允許出現(xiàn)的狀況。本文介紹采用TI公司的DCP0105系列器件對(duì)不共地多電源系統(tǒng)進(jìn)行上、下電次序的管理可確保這個(gè)暫態(tài)過程輸出的正確、可控,從而通過設(shè)計(jì)達(dá)到提高產(chǎn)品可靠性和使用安全性的目的。