lm3881在电源时序控制方面应用

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1、LM3881在电源时序控制方面应用　　摘要文章介绍了LM3881在供电时序控制方面的应用。根据LM3881芯片特性及时序控制要求，设计了单芯片应用及多芯片级联应用的硬件电路，分析了电路的工作原理。关键词电源时序；周期可调；信号级联中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1671-7597（2013）15-0106-02随着电子技术及制造工艺的不断发展，越来越多架构复杂、性能强大的芯片如处理器、FPGA等被成功研发并得以广泛应用，功能齐全的方案芯片给我们的设计带来很多的便利，各种新颖的产品层出不穷。但因芯片的架构日益复杂及功能模块的

2、增加，导致芯片的供电变得复杂，芯片的供电由过去的单一电源规格供电演变成今天的多电源规格且还有较为严格的电源时序控制要求，这些要求不仅表现在先后顺序还有时间间隔。日常设计中经常使用的ARM处理器或FPGA，电源规格基本上有3-4类，如核心电压、DDR控制器电压、IO电压及高速产品接口的工作电压。这些电压各不相同，在实际的设计中需配置不同的电源模块（LDO或DC-DC，视功耗而定）。当电源时序不满足主控芯片的要求时可能还会导致主控芯片无法正常工作。5所谓的电源时序，简单地说就是系统上电时各电压规格上电的先后顺序及时间间隔，过程示意如图1所示

3、。VCC_IN为系统输入电源，该电源稳定有效之后经过t1、t2及t3延时，不同的时间点控制不同的电源模块生成系统正常工作所需的VDD1、VDD2及VDD3。实现电源时序控制的方案有很多，有基于分立器件搭建的电路，也有专用的IC，还有用CPLD编程实现。分立器件搭建的方案成本最低，但可靠性也最低，基于CPLD的方案时间调整范围较宽且配置最灵活，但成本最高且开发最麻烦。综合考虑可靠性及成本，本文着重介绍基于专用IC即LM3881搭建的硬件电路方案。1设计方案1.1LM3881特性说明LM3881是National5Semiconductor

4、（现已被TI收购）研发的电源时序控制器，该器件封装小，但功能灵活，单芯片可控制三路电源模块的启停。芯片的典型应用如图2所示。图中，INV信号控制FLAG[1..3]信号的有效电平状态。有些电源芯片的启停信号（即EN）是高电平有效，但也有些芯片的启停信号是低电平有效，通过将INV引脚上拉或下拉从而正确设置输出信号FLAG[3..1]的有效电平。芯片内部集成有时钟发生电路，目的是为控制信号按规定延时有序生效提供时间基准，该功能电路为RC型需外接电容电路才能正常工作。实际设计中，TADJ管脚不能悬空必须外接容值合适的电容器。在TADJ引脚放置

5、不同规格的电容可修改Tclk值（见图3），从而实现时间间隔的调整（见图4）。从图4可看出，LM3881在EN信号有效9个时钟周期后（即TD1）FLAG1开始输出有效控制电平（该电平通过INV设置），之后分别经过TD2与TD3延时后FLAG2与FLAG3输出有效控制电平，从而实现信号的有序输出。芯片内部集成的时钟发生器能有效实现控制信号有效状态的按序输出且所需外围器件成本极少，集成度很高，适用场合广泛。1.2硬件电路设计1.2.1单芯片应用单芯片设计适用于系统电源规格不多于3种的情况，实际设计原理图如图5所示。根据前述内容芯片内部的时钟周

6、期即Tclk值可通过在外部接入不同容值的电容器进行调整，出于方便调整时间考虑设计时间调整电路单元。该单元以4个不同容值的电容器为基础，通过不同数量及容值电容器的并联接入，实现时间调整。TADJ引脚通过跳线与四个不同容值的电容相连，通过短接不同的跳线帽即能实现不同电容器的接入。时间周期T与电容值之间的关系大致为：120us/nF（如10nF电容，对应的时间延迟为1.2ms），按此关系计算，时间调整电路能实现的延时最小为5.64ms，最大可达1945ms，涵盖范围宽但时间调整非线性关系。对于时间间隔已经确定的应用，可通过时间周期T与电容值之

7、间的换算关系计算出固定的电容值，无需电容并联。1.2.2多芯片级联应用当电源规格多于3种时，单芯片设计已经不能满足要求。可通过将多片LM3881进行级联实现控制，级联规模视实际应用需求而定。图6所示的设计图是两片LM3881级联，可实现5路电源的启停控制。多芯片级联的原理及工作过程与单芯片应用相同，所不同的是LM3881自身启停信号（EN）的控制顺序。多片级联时，最前级芯片的启停信号直接经电阻上拉至VCC_IN，剩余芯片的启停信号分别来源自上一级的FLAG3输出信号，通过这种信号串接，完成多片LM3881的有序启动，目的是使各芯片按序输

8、出有效的控制电平，最终实现多路电源的有序启动。2结束语5专用的电源管理芯片有很多，但LM3881凭借其封装小、设置灵活优势得以被广泛应用，使用该芯片构建的电路无需太多外围器件即可完成工作。该芯片不具备电压监