Перейти к содержанию

Активный разряд выхода (output discharge)

После выключения стабилизатора на выходном конденсаторе остаётся напряжение, и без нагрузки оно держится долго. Микроконтроллер при этом может не получить корректный сброс при повторном включении. Поэтому многие LDO и DC-DC умеют сами разряжать выход. Разбираем, как это устроено.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Активный разряд выхода (active output discharge) — функция стабилизатора или ключа нагрузки: при выключении к выходу подключается внутренний транзистор с резистором на землю, который быстро разряжает выходной конденсатор. Без неё напряжение на конденсаторе остаётся, пока его не съест ток нагрузки или утечки.

Как устроено

У TI TLV755P при выключении выход соединяется с землёй через резистор 120 Ом, у LP5912 — через 100 Ом. Разряд идёт по экспоненте с постоянной времени

τ=120⋅RL120+RL⋅COUT\tau = \frac{120 \cdot R_L}{120 + R_L} \cdot C_{OUT}

где RL — сопротивление нагрузки, если она ещё подключена. Пример: конденсатор 4,7 мкФ, нагрузка отключена — τ = 120 · 4,7 мкФ ≈ 0,56 мс, и через 3 мс напряжение падает до долей процента. Без разряда и при токе утечки нагрузки 1 мкА тот же конденсатор с 3,3 В разряжался бы около 15 с.

Зачем

  • Корректный сброс. Микроконтроллеру нужен полноценный сброс по включению: если питание включают снова, пока на выходе ещё 1–2 В, схема сброса может не отработать. TI прямо пишет, что разряд даёт известное состояние при пуске.
  • Порядок выключения. В системах с несколькими шинами последовательность включения и выключения важна в обе стороны, и разряд делает выключение предсказуемым.
  • Ключи нагрузки. Та же функция встречается в ключах нагрузки: отключённая шина не остаётся под напряжением.

Если функции нет

У TPS62130A вместо встроенного разряда используют вывод Power Good: при выключении по входу EN, пониженному питанию или перегреву он удерживается в низком уровне, и резистор от PG к выходу разряжает конденсатор. Ток в вывод PG ограничен 10 мА. В других случаях ставят постоянный нагрузочный резистор на выходе, жертвуя током покоя.

Частые вопросы

Как долго разряжается выход LDO с активным разрядом?

Экспоненциально с постоянной времени τ = R · C, где R — параллельное соединение встроенного резистора и нагрузки. У TLV755P резистор 120 Ом: при выходном конденсаторе 1 мкФ без нагрузки τ = 120 мкс, и за 5τ, около 0,6 мс, напряжение падает ниже 1 % исходного. С конденсатором 10 мкФ это уже около 6 мс.

Зачем разряжать выход, если нагрузка и так его разрядит?

Нагрузка в выключенном или спящем состоянии может потреблять микроамперы, и тогда конденсатор держит напряжение секунды и минуты. Если в это время питание снова включат, микроконтроллер стартует не с нуля, и сброс по включению может не сработать. Активный разряд даёт, как пишет TI, известное состояние при пуске.

Можно ли сделать разряд у преобразователя без этой функции?

Иногда да, внешними средствами. TI показывает приём для TPS62130A: выход Power Good при выключении удерживается в низком уровне, и резистор от PG к выходу разряжает конденсатор. Ток в вывод PG не должен превышать 10 мА, поэтому резистор выбирают не меньше VOUT/10 мА.

Источники

  1. Texas Instruments. TLV755P 500-mA, Low-IQ, Small-Size, Low-Dropout Voltage Regulator, SBVS320D (November 2017, revised September 2024) — Features: активный разряд выхода; разд. 1: при отключении устройство активно подтягивает выход вниз, чтобы быстро разрядить его и обеспечить известное состояние при пуске; разд. 6.3.2: при отключении к выходу подключается внутренний резистор 120 Ом на землю; постоянная времени разряда τ = (120 · RL/(120 + RL)) · COUT, ур. 1
  2. Texas Instruments. LP5912 500-mA Low-Noise, Low-IQ LDO, SNVSA77D (December 2015, revised November 2016) — Features: автоматический разряд выхода для быстрого выключения; табл. электрических характеристик: сопротивление разряда RAD 100 Ом при VEN = 0 В, VIN = 3,6 В
  3. Texas Instruments. TPS6213x 3-V to 17-V 3-A Step-Down Converter, SLVSAG7F (November 2011, revised November 2021) — разд. 9.3.2: TPS62130A удерживает вывод PG в низком уровне при выключении по EN, UVLO или перегреву; резистор от PG к выходу разряжает VOUT, скорость задаёт этот резистор (он же подтяжка PG в работе); ток в вывод PG — не больше 10 мА; вход VIN должен оставаться, чтобы PG держался низким

Нашли ошибку?

Смотрите также