DC/DC轉(zhuǎn)換器除了理所當(dāng)然向電路供給電源外，確保電路安全也很重要。近年，DC/DC轉(zhuǎn)換器用的IC幾乎都搭載了被認(rèn)為必備的保護(hù)功能。有些保護(hù)功能可以由用戶調(diào)整閾值等支持各種條件。此外，電源電路要支持使用CPU或FPGA等的復(fù)合電源的裝置對(duì)電源接入的順序和時(shí)序需求。為此，具備可編程功能的電源IC。雖然外置電路也可以實(shí)現(xiàn)IC所搭載的保護(hù)功能或可編程功能，但其設(shè)計(jì)比電源IC要復(fù)雜得多，且需要增加許多零件，并不可行。在這里，介紹代表性保護(hù)功能和可編程功能的概述。

保護(hù)功能：熱關(guān)斷
熱關(guān)斷是IC的結(jié)溫達(dá)最大額定，就是Tj max的前后時(shí)關(guān)斷電路工作的構(gòu)造。工作的結(jié)溫因IC而異，大多被設(shè)定在Tj max的前后。關(guān)斷后的工作模式有自動(dòng)恢復(fù)型和閉鎖型2種。

圖51

自動(dòng)恢復(fù)型當(dāng)溫度上升至所設(shè)定的閾值時(shí)關(guān)斷，溫度開(kāi)始下降至設(shè)定值時(shí)則IC的工作將自動(dòng)恢復(fù)。閉鎖型即使溫度下降IC的工作也會(huì)處于關(guān)斷。要使IC再次工作必須重新輸入IC的電源。

此兩種的關(guān)斷后的工作模式須在考慮應(yīng)用的安全設(shè)計(jì)后選擇使用。另外，ROHM的IC由于Tjmax是150℃，所以再加25℃的175℃大多會(huì)熱關(guān)斷。重要的確認(rèn)事項(xiàng)是，熱關(guān)斷功能是為了防止損害時(shí)IC本身冒煙或出火的功能，不是保護(hù)供電基板或設(shè)備的功能。

保護(hù)功能：防止低電壓誤動(dòng)作
防止低電壓誤動(dòng)作功能（Under Voltage LockOut）大多取英文頭字稱為UVLO。當(dāng)輸入電壓在IC的輸入電壓范圍以下時(shí)，IC會(huì)停止輸出來(lái)保護(hù)本身的輸出晶體管或負(fù)載。當(dāng)輸入電壓在IC的工作電壓以下時(shí)，電路將產(chǎn)生無(wú)法預(yù)料的工作，在送出異常輸出前強(qiáng)制停止電路工作。幾乎所有電源IC都搭載UVLO以防止無(wú)法預(yù)料的故障。

圖52

保護(hù)功能：過(guò)電流保護(hù)
過(guò)電流保護(hù)是在輸出電流高于閾值時(shí)限制輸出電流來(lái)防止IC或負(fù)載燒毀的功能。如果監(jiān)控線圈電流后檢測(cè)超過(guò)限制值時(shí)，則通過(guò)縮短上側(cè)開(kāi)關(guān)的ON時(shí)間降低輸出來(lái)限制電流。雖然過(guò)電流狀態(tài)持續(xù)時(shí)IC會(huì)繼續(xù)限制電流，不過(guò)請(qǐng)記住，限制值的電流，也就是過(guò)電流仍會(huì)繼續(xù)流向負(fù)載。電流值恢復(fù)正常時(shí)，IC也會(huì)恢復(fù)正常工作。

圖53

圖54

保護(hù)功能：短路保護(hù)
短路保護(hù)大多與過(guò)流保護(hù)搭配使用，因此有些IC干脆不加以區(qū)分而作為過(guò)流保護(hù)的功能。前述過(guò)電流如果進(jìn)一步變多的話，保護(hù)電路將進(jìn)一步降低輸出電壓。當(dāng)處于規(guī)定電壓以下的狀態(tài)到達(dá)某時(shí)間以上時(shí)，保護(hù)電路將停止開(kāi)關(guān)工作變?yōu)榱恪４吮Ｗo(hù)功能也有自動(dòng)恢復(fù)型和閉鎖型，自動(dòng)恢復(fù)型在數(shù)百毫秒后會(huì)再度開(kāi)始開(kāi)關(guān)使電壓輸出。此時(shí)，如果過(guò)電流原因被排除且過(guò)電流不流動(dòng)的話則為正常工作，如果再度進(jìn)入過(guò)電流狀態(tài)的話輸出將反復(fù)ON/OFF。閉鎖型將使輸出保持在零狀態(tài)，直到重新輸入IC電源才會(huì)恢復(fù)。這也和熱關(guān)斷一樣，必須在考慮應(yīng)用的安全設(shè)計(jì)后選擇使用。

保護(hù)功能：過(guò)電壓保護(hù)
電源線有可能因某些原因短路使大電流流動(dòng)后再度恢復(fù)時(shí)輸出電壓瞬間過(guò)沖，尤其是CPU等IC由于工作電壓和絕對(duì)最大額定的幅度小，故有可能會(huì)因過(guò)沖的過(guò)電壓而破壞IC。過(guò)電壓保護(hù)將監(jiān)控輸出電壓，如果檢測(cè)出規(guī)定值以上的電壓時(shí)會(huì)將上側(cè)開(kāi)關(guān)設(shè)為OFF并停止功率供給。但是，如果只是停止功率供給的話，電感所蓄積的電荷將被放出而使電壓持續(xù)上升，因此將下側(cè)開(kāi)關(guān)設(shè)為ON后將電感的電荷釋放至GND，防止輸出上升。

圖55

可編程功能：關(guān)斷
關(guān)斷功能是指將IC控制部的工作設(shè)為ON/OFF。當(dāng)電路不需要功率時(shí)，而且為POL（Point Of Load：基板上只有一部電路或裝置的電源）的話，通過(guò)與負(fù)載的要求連動(dòng)進(jìn)行關(guān)機(jī)，將有助于削減功耗或待機(jī)功率。

圖56

可編程功能：軟啟動(dòng)
軟啟動(dòng)是為了防止啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流而讓輸出電壓的啟動(dòng)擁有時(shí)間常量使其上升的功能。必須注意的是，當(dāng)浪涌電流產(chǎn)生時(shí)IC的過(guò)流保護(hù)會(huì)工作，有時(shí)會(huì)發(fā)生電源不啟動(dòng)（過(guò)熱閉鎖狀態(tài)）的問(wèn)題。軟啟動(dòng)的時(shí)間常量分IC內(nèi)部固定型和備有調(diào)整引腳可通過(guò)外置電容器設(shè)定的類型。

可編程功能：電源正常輸出
電源正常是指當(dāng)輸出到達(dá)所設(shè)定的電壓值時(shí)釋出Flag的功能通過(guò)通知CPU電源啟動(dòng)沒(méi)有問(wèn)題，或與使能功能組合來(lái)排序多個(gè)電源的啟動(dòng)。圖57是使用電源正常和使能讓電源按照從電源1到電源3順序啟動(dòng)的時(shí)序結(jié)構(gòu)例。

圖57

圖58

可編程功能：跟蹤
跟蹤是可以設(shè)定多個(gè)電源啟動(dòng)順序和時(shí)序的功能。通過(guò)使多個(gè)電源輸出依據(jù)所要求的順序啟動(dòng)，可確保電路或裝置的安全。跟蹤有同時(shí)跟蹤、比例跟蹤、偏置跟蹤3種。

圖59

同時(shí)跟蹤是指所有電源同時(shí)為ON并以相同斜率啟動(dòng)，從低電壓的電源依據(jù)順序到達(dá)設(shè)定電壓。這有助于以FPGA等啟動(dòng)低電壓內(nèi)核電源后，啟動(dòng)外圍I/O電源的應(yīng)用。

比例跟蹤（Ratiometric）是指以各自不同的斜率啟動(dòng)。這是調(diào)整斜率不讓浪涌電流大量流入各電源線去耦電容器的方法。

偏置跟蹤是指邊啟動(dòng)邊維持各電源間偏置電壓（電壓差）的固定。該方法對(duì)有規(guī)定電源電壓間差距的裝置有效。

一般來(lái)說(shuō)，要進(jìn)行這些控制須使用可編程控制器IC或跟蹤控制器IC。有些電源IC內(nèi)置跟蹤功能，可利用主動(dòng)電源的輸出電壓來(lái)控制從動(dòng)。

圖60：使用可編程控制器IC控制例

圖61：內(nèi)置跟蹤功能使用例

審核編輯：湯梓紅