DCP0105系列在電子產(chǎn)品上下電控制中的應用
摘 要:采用DC/DC器件DCP0105B來(lái)控制電子產(chǎn)品內部不同電源系統配電時(shí)序,從而提高電子產(chǎn)品在上下電過(guò)程中的可靠性和安全性。
關(guān)鍵詞: DCP0105B、可靠性、安全性、DC/DC隔離轉換器。
1 引言
電子產(chǎn)品在上下電過(guò)程中是一個(gè)暫態(tài)過(guò)程,其邏輯控制是個(gè)復雜狀態(tài)。在一些工業(yè)控制和軍事應用領(lǐng)域,有些控制對象有嚴格的邏輯要求,不允許在此過(guò)程中有異常輸出。同時(shí)在另外一些特殊運用領(lǐng)域對產(chǎn)品的安全性有特殊的要求,內部的部分邏輯或功能電路失效也會(huì )導致致命的危害,如運載火箭、導彈等。
以上這些電子系統如果是多電源系統,在設計時(shí)就必須考慮在產(chǎn)品上、下電過(guò)程中內部各檔電源上、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,還必須考慮配電控制的地線(xiàn)隔離問(wèn)題。
本文將介紹一種通過(guò)TI公司(原BB公司)的DC/DC器件DCP010512DBP來(lái)控制電子產(chǎn)品內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隔離轉換器,隔離電壓可達1000V,具有轉換效率高(可達85%)、熱保護、短路保護、可同步可控方式工作、EMC標準符合EN55022 CLASS B、元器件標準符合UL1950的特點(diǎn)。封裝為DIP14(部分GULL-WING)??蛇\用于電源轉換、地線(xiàn)環(huán)路消除(隔離)、數據獲得、工業(yè)控制和測試設備上。該系列DC/DC轉換器輸入電壓有+5V、+12V、+15V和+24V,轉換輸出電壓有+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內部的看門(mén)狗電路。DCP器件內部邏輯功能參見(jiàn)圖1。DCP的Vout輸出是受SYNCin和VCC控制,且控制延時(shí)只有2us。內部看門(mén)狗電路監測VCC的電壓,當VCC電壓高于4V,這時(shí)如果SYNCin為高電平,DCP內部的起振電路工作,DCP010512DBP的DC/DC次級Vout便有+12V的輸出。也就是說(shuō)在上電過(guò)程中即使控制端SYNCin失控狀態(tài),在VCC到達4V以前,DCP的輸出仍為低。而一般的電子系統VCC電壓建立過(guò)程是毫秒級的,而TTL的邏輯電路在VCC達到3.5V以上便可建立穩態(tài)。如果用DCP的次級去控制大功率的電源,就能通過(guò)DCP的這個(gè)特性保證在邏輯控制系統穩定后再保證其他系統配電工作,從而完成電子系統上電過(guò)程的配電次序的硬件控制。同理,在下電過(guò)程中,當系統的VCC下降到4V以下后,看門(mén)狗起停振作用,這時(shí)DC/DC的次級沒(méi)有輸出,而此時(shí)邏輯TTL的控制電路還在正常的工作區域,當VCC降到3V以下邏輯控制失控時(shí),DCP的次級早已沒(méi)有輸出,用于對其他電源的控制,也不會(huì )有輸出,從而保證在下電過(guò)程中邏輯控制電路失控前,其他電源系統下電,不會(huì )有異常輸出。
圖1 DCP內部邏輯原理圖
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(guò)DC/DC變換產(chǎn)生 邏輯控制電路用VCC,而+B為該電子產(chǎn)品驅動(dòng)電路電源,負載較大。Qp為N-VMOS大功率管,而虛線(xiàn)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?為輸出驅動(dòng)開(kāi)關(guān)管,C?為邏輯電路產(chǎn)生的對開(kāi)關(guān)管Q?控制信號,而O?為開(kāi)關(guān)管Q?的輸出信號。
圖2 采用DCP控制+B上電時(shí)序邏輯圖
如不采取上述電路,在系統供電時(shí),+B電源先上電,C?在上電過(guò)程中可能有個(gè)暫態(tài)過(guò)程,在O?端就可能有信號輸出;同理在+B未下電,而+J先下電,也可能因C?端下電過(guò)程失控而導致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4V前,DCP010512DBP尚未開(kāi)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?的信號是不是正常,O?都能保證沒(méi)有輸出,只有在VCC到達+4V后,這時(shí)C?的控制信號已完成初始化控制,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(guò)程中當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VCC下降至+3V以下時(shí),C?出現異常,則O?端也能確保無(wú)異常輸出。
如果邏輯電路初始化較復雜或運用在一個(gè)嵌入式控制系統中,還可以通過(guò)對DCP的SYNCin引腳控制完成對+B電源的配電控制,確保產(chǎn)品內部電源控制的安全、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 結束語(yǔ)
多電源系統的電子產(chǎn)品在上下電過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生一個(gè)復雜的暫態(tài)過(guò)程,有時(shí)會(huì )出現設計者所不曾預見(jiàn)或不允許出現的狀況。本文介紹采用TI公司的DCP0105系列器件對不共地多電源系統進(jìn)行上、下電次序的管理可確保這個(gè)暫態(tài)過(guò)程輸出的正確、可控,從而通過(guò)設計達到提高產(chǎn)品可靠性和使用安全性的目的。
本文提供的參考電路用于某型號運載火箭的控制設備上。
參考文獻:
1. TI公司產(chǎn)品手冊(2000版)
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