做好自啟動(dòng)不容易，理解穩壓器和帶隙基準的上電復位需求

自啟動(dòng)是必需的，但有時(shí)卻難以實(shí)現，無(wú)論是激發(fā)人體，還是冷啟動(dòng)汽車(chē)，或者是給IC提供POR（上電復位），都會(huì )面臨這樣的問(wèn)題。POR可以確保系統在已知的安全狀態(tài)下啟動(dòng)。在此，我們將討論幾種誤用這一技術(shù)的情形，幫助設計者避免啟動(dòng)問(wèn)題。

　　引言

　　公司招聘銷(xiāo)售人員和現場(chǎng)應用工程師時(shí)，積極主動(dòng)是這些人員必備的良好素質(zhì)；Charles Kettering發(fā)明的自動(dòng)檔汽車(chē)則是“主動(dòng)性”的另一種表現形式，老式汽車(chē)都需要手動(dòng)檔啟動(dòng)汽油發(fā)動(dòng)機。

　　同樣，許多IC（集成電路）在上電時(shí)也需要一個(gè)處理過(guò)程。啟動(dòng)時(shí)，模擬電路和數字電路需要進(jìn)入一個(gè)預定狀態(tài)，為此，我們采用稱(chēng)之為POR （上電復位）的電路。

　　POR確保上電時(shí)按照預定順序有序執行操作，例如，首先提供電路偏置并保持穩定，以確保電路的正確控制。立體聲系統是一個(gè)眾所周知的例子，接通電源后，可能會(huì )延遲10秒鐘左右播放音頻信號，以避免功放和揚聲器受到開(kāi)機瞬間浪涌電流的沖擊。典型情況下，驅動(dòng)揚聲器的功放偏置在電源擺幅的一半，靜態(tài)狀態(tài)下，揚聲器信號為直流電壓。如果上電時(shí)就建立靜態(tài)偏置，則可能出現突變，發(fā)出刺耳的“嘭”聲，導致?lián)P聲器損壞，這也是有經(jīng)驗的音響發(fā)燒友從不冒險在帶電狀態(tài)下插拔設備的原因。

　　為什么上電順序是上電復位的一部分？

　　上電順序是一個(gè)需要花大量篇幅解釋的課題。幾年前，當三端穩壓器剛剛進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)，人們發(fā)現在有正、負電源供電的系統中時(shí)常出現問(wèn)題，如果反極性電壓首先上電，穩壓器輸出可能被拉向對方的電壓，這樣一來(lái)，幸運的話(huà)，穩壓器只是不啟動(dòng)，但沒(méi)有損壞；運氣不好的話(huà)，電路板會(huì )冒煙，甚至著(zhù)火。

　　為了防止這種事故的發(fā)生，芯片制造商在應用說(shuō)明中建議用戶(hù)增加二極管。后來(lái)，制造商把這一需求納入其設計規范，從而消除了這一問(wèn)題。但是，除非萬(wàn)不得已，有些負壓穩壓器仍然需要增加二極管保護。

　　啟動(dòng)過(guò)程的奇特現象

　　對正電壓穩壓器

　　幾年前，人們發(fā)現精密的正壓穩壓器在輸出端被拉到地電平以下時(shí)將不能啟動(dòng)，該系列穩壓器有三種溫度范圍的器件：0 - 70°C、-40°C - 85°C、-55°C - 125°C。出于成本考慮，有些工程師選用0 - 70°C工作范圍的器件。他們知道實(shí)際應用中，器件可能在特殊情況下工作在100°C以上。為了確認器件能夠保持有效工作，工程師們進(jìn)行了相關(guān)測試。他們抽出100片器件，將其加熱到135°C進(jìn)行驗證，測試結果顯示這些器件都沒(méi)問(wèn)題。而產(chǎn)品應用到現場(chǎng)后，卻出現了少量軟故障，其中一臺發(fā)生故障后又恢復正常。

　　這臺故障機被帶回實(shí)驗室，經(jīng)過(guò)仔細檢查，發(fā)現它在故障狀態(tài)下，電壓基準的輸出被拉至地電位。如果將器件加熱到105°C，并在輸出端施加一個(gè)負壓，則有2%-3%的基準不能啟動(dòng)。顯然，無(wú)論是負壓還是溫度，都已超出了器件規范允許的工作范圍。當工程師向廠(chǎng)商反映這一器件問(wèn)題時(shí)，廠(chǎng)商對于器件在高溫下不啟動(dòng)感到很奇怪。

　　電壓基準

　　電壓基準是精密的小電流、低溫漂穩壓器。圖1中，電壓基準內部運放的反相端（反饋節點(diǎn)）連接到輸出端，齊納管或帶隙基準頂部的電阻連接在輸入電源，內部穩壓器或輸出端，電阻也可以電流源形式表示。此時(shí)，您可以想象當正電源斷電，而有負壓施加到輸出節點(diǎn)的狀況。一旦電源重新上電，電路將無(wú)法在運放內部建立正確的偏置電壓，內部寄生電容仍處于充電狀態(tài)，從而保持電路始終關(guān)斷。