Перейти к содержанию

Последовательность включения питания (power sequencing)

У микросхемы с двумя выводами питания возникает вопрос: какое напряжение подавать первым? Для одних это неважно, для других неверный порядок означает защёлкивание, ток через защитные диоды или ошибочный старт. Разбираем, что пишут в даташитах и как порядок обеспечивают.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Последовательность включения питания (power sequencing) — порядок, задержки и скорость нарастания нескольких питающих напряжений устройства при включении, а часто и при выключении. Требования задаёт даташит каждой микросхемы с несколькими выводами питания: ядро и ввод-вывод, аналоговая и цифровая часть, две стороны преобразователя уровней.

Что пишут в даташитах

МикросхемаШиныТребование
InvenSense MPU-6050VDD, VLOGICVLOGIC ≤ VDD всегда; VDD нарастает не дольше 100 мс, VLOGIC — не дольше 3 мс; нарастание монотонное
TI TXS0108EVCCA, VCCBпорядок любой, но в работе VCCA ≤ VCCB
Bosch BMP280VDD, VDDIOпорядок любой; нельзя держать высокий уровень на выводах интерфейса при выключенном VDDIO

Три микросхемы — три разных правила, поэтому раздел о питании в даташите читают до разводки платы. Подробнее о раздельном питании интерфейса — в статье VDDIO.

Почему порядок важен

Входы КМОП защищены диодами на шины питания. Если сигнал или вторая шина появляется раньше основного питания, через эти диоды течёт инжектированный ток и подпитывает выключенную часть схемы. Последствия — от неверного состояния выходов при старте до защёлкивания и необратимого повреждения, о котором предупреждает Bosch для BMP280.

Как обеспечивают

  • Цепочка EN — Power Good. Выход Power Good первого стабилизатора подключают к входу EN второго. У TI TPS62130 это прямо предусмотрено.
  • Слежение (tracking). Плавный пуск с общим опорным нарастанием: вывод SS/TR TPS62130 позволяет шинам расти вместе.
  • Супервизоры и секвенсоры — отдельные микросхемы, которые включают шины по очереди с заданными задержками.
  • Выключение — разряд выходов в обратном порядке, см. активный разряд выхода.

Частые вопросы

Какое питание подавать первым у микросхемы с двумя шинами?

То, что требует даташит. У MPU-6050 напряжение VLOGIC всегда должно быть не больше VDD, то есть VDD поднимают первым или одновременно. У TXS0108E и BMP280 порядок не важен, но у TXS0108E в работе должно быть VCCA ≤ VCCB, а у BMP280 нельзя держать высокий уровень на выводах интерфейса, пока VDDIO выключено.

Как обеспечить порядок включения на плате?

Проще всего цепочкой: выход Power Good первого стабилизатора подключают ко входу EN второго, и вторая шина стартует только после того, как первая вышла на режим. У TI TPS62130 это описано прямо в даташите. Другой способ — слежение (tracking): конденсатор на выводе SS/TR задаёт скорость нарастания, и шины растут вместе.

Что будет при неправильном порядке питания?

Зависит от микросхемы. Если на вход приходит сигнал раньше, чем подано питание, ток идёт через защитные диоды во внутреннюю шину питания: Bosch предупреждает, что это может необратимо повредить BMP280. В КМОП-схемах такой ток может вызвать и защёлкивание. Бывают и мягкие последствия — ошибочный старт или неверное состояние выходов.

Источники

  1. InvenSense. MPU-6000 and MPU-6050 Product Specification, PS-MPU-6000A-00, Revision 3.4 (08/19/2013) — разд. 7.4, Recommended Power-on Procedure: амплитуда VLOGIC всегда ≤ VDD; TVDDR — время нарастания VDD с 10 до 90 %, ≤ 100 мс; TVLGR — время нарастания VLOGIC, ≤ 3 мс; TVLG-VDD — задержка от начала нарастания VDD до начала нарастания VLOGIC, ≥ 0; VDD и VLOGIC должны нарастать монотонно
  2. Texas Instruments. TXS0108E 8-Bit Bi-directional, Level-Shifting, and Voltage Translator, SCES642L (December 2007, revised November 2024) — Features: порядок подачи питания не требуется, первым можно поднимать VCCA или VCCB; разд. 9.4: в работе должно соблюдаться VCCA ≤ VCCB; порядок включения не повредит микросхему; вход OE питается от VCCA, при низком OE все выходы в высокоимпедансном состоянии, для этого при включении и выключении OE подтягивают к GND резистором
  3. Bosch Sensortec. BMP280 Digital Pressure Sensor, Data sheet BST-BMP280-DS001-26, Revision 1.26 (October 2021) — разд. 3.2: VDD питает аналоговую и цифровую часть, VDDIO — интерфейс; ограничений на скорость и порядок нарастания VDD и VDDIO нет; предупреждение: высокий уровень на любом выводе интерфейса при выключенном VDDIO может необратимо повредить датчик током через защитные диоды; если VDDIO подан, а VDD нет, выводы интерфейса в высокоимпедансном состоянии
  4. Texas Instruments. TPS6213x 3-V to 17-V 3-A Step-Down Converter, SLVSAG7F (November 2011, revised November 2021) — разд. 1: последовательность включения возможна с помощью входа EN и выхода Power Good с открытым стоком; вывод SS/TR — плавный пуск и слежение (tracking), внешний конденсатор задаёт время нарастания опорного напряжения

Нашли ошибку?

Смотрите также