電源晶片使能管腳EN的6種玩法

來源:記得誠

本文的電源晶片指DC-DC和LDO晶片。

EN即enable,意為使能,指的是啟用該管腳,電源晶片才會有輸出。

在EN腳上設計不同的外圍電路,可以實現電源晶片多種上電功能,別看一個小小的EN管腳,設計不好,同樣影響電源晶片的正常工作。

接下來一起看一下EN管腳有那些玩法吧!

▉玩法1:EN腳懸空

某些DC_DC的EN pin支援懸空使能,也就是說EN不用接任何器件,只要有輸入,就會有輸出。

某些DC-DC的pin description裡面有float to enable字樣

為什麼懸空也能使能?

帶float to enable的DC-DC EN管腳內部會有一個內建上拉源接到輸入VIN上,在EN腳懸空時,利用0.9uA的上拉源來開啟電源。

電源晶片使能管腳EN的6種玩法
EN管腳的內部上拉源

▉玩法2:用CPU的GPIO控制EN管腳

透過微控制器GPIO輸出高低電平來開啟/關閉DC-DC,一般EN pin會有一個閾值,超過這個值,開啟DC-DC,低於這個值關閉DC-DC。

在電氣引數欄可以檢視DC-DC EN腳開啟閾值電壓

設計時建議預留兩個分壓電阻,提高相容性,更換不同IO電壓的CPU時可做到有的放矢。

電源晶片使能管腳EN的6種玩法
透過微控制器的GPIO控制DC-DC EN pin

但同時也要注意不能超過EN管腳耐壓最大值。

DC-DC EN管腳耐壓最大值

▉ 玩法3:EN腳透過兩個分壓電阻接到VIN上

那有人說了,我不用CPU的GPIO控制,想上電DC-DC就有輸出,可以透過VIN接兩個電阻分壓到EN管腳,這種多見於DC-DC晶片,一般VIN和EN電壓不在一個水平上,VIN電壓較高需要進行分壓,見下左圖。

VIN和EN處於同一電壓水平的,這種多見於LDO晶片,可透過電阻R1上拉到VIN,見下中圖。

或者VIN和EN直接短接相連,將R1換作一根導線,這個時候電源的開啟和關係取決於VIN輸入的UVLO閾值,見下右圖。

電源晶片使能管腳EN的6種玩法
VIN透過分壓電阻接到DC-DC EN pin

▉玩法4:EN腳透過兩個分壓電阻調整UVLO閾值

透過分壓電阻接到EN管腳的好處是可以設定DC-DC的啟動電壓和關閉電壓,Vstart和Vstop電壓值至少高於DC-DC的UVLO值,不然設定分壓電阻沒有意義。

UVLO的全稱是under voltage lock out,顧名思義就是低電壓鎖定,即欠壓保護。

UVLO是針對DC-DC的輸入VIN來說的,當電壓低於某一定值,DC-DC直接鎖定保護,UVLO限制了電源晶片的最低輸入電壓,一定程度上可以保證晶片不會產生不穩定的震盪,提高電源晶片工作時的穩定性和可靠性。

UVLO的閾值通常都是小於VIN最小輸入電壓值的,且是由晶片內部暫存器控制,在某些應用場合,如果不希望UVLO這麼低,透過調整分壓電阻阻值,可以設定電源啟動電壓和停止電壓。

電源晶片使能管腳EN的6種玩法
r1的計算公式為:

r2的計算公式為:

Vstart為啟動電壓,Vstop為關閉電壓;

Vena為EN閾值電壓;

Ihys為遲滯電流,I1為EN上拉源電流;

r1和r2為外部分壓電阻;

要求不高,可以直接採用公式:

高於Vstart電源開啟,低於Vstart電源關閉。

為使DC-DC穩定使能,可以將Vena設定為比其閾值大一些(介於閾值和其最大值之間即可),根據閾值和想要的開啟電壓,選擇合適的r1和r2取值。

▉ 玩法5:EN腳外部加RC延時電路

某些電路有多個LDO,且LDO上電有時序要求,此時可以在EN Pin上加RC,透過設定RC的大小,來滿足要求,如下的VOUT1如果要求比VOUT2先上電,即可將R1C1引數設定比R2C2小即可。

電源晶片使能管腳EN的6種玩法
上電時序有要求的可在EN Pin上加RC延時電路

EN管腳也可以換作用兩個GPIO控制,利用兩個GPIO的控制延時來滿足時序要求。

用兩個GPIO控制EN來滿足上電時序

為避免一些場合輸出電壓受到剛上電時輸入電壓波動的影響(T1~T2),利用分壓電阻或者RC延時電路,使輸入電壓上升到70~80%*VIN時,再開啟使能EN(T2後),以得到更穩定的輸出電壓。

電源晶片使能管腳EN的6種玩法
Vout受到Vin電壓波動的影響

▉ 玩法6:多電源協同作戰

有一些電路使用多種電源時,可以用上一級電源的PWRGD管腳來drive下一級電源的EN Pin,達到有福同享有難同當的目的,即上一級電源開,下一級電源才開,上一級電源異常,下一級電源也無法開啟(同時開,同時關),此電路也可以滿足時序的要求,即VOUT2比VOUT1上電慢。

電源晶片使能管腳EN的6種玩法
用上一級PWRGD管腳來驅動下一級電源的EN Pin

上圖中的PWRGD是開漏輸出,電源異常時,此腳會被拉低,指示電源是否good的管腳。

PWRGD管腳描述

如下是EN1、PWRGD1、VOUT1、VOUT2的上電波形,可以看出,在前級電源完全上電之後,即PWRGD1管腳變為穩定的高電平時VOUT2才開始緩慢上升。

電源晶片使能管腳EN的6種玩法
雙電源EN1、PWRGD1、VOUT1、VOUT2上電波形

▉ 更多玩法等待你們解鎖

介紹了這6種玩法,大家可以舉一反三,還有很多EN管腳設計方法就不一一列舉了,設計好EN管腳的目的就是為了相應功能的實現和電源晶片穩定可靠的工作。

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