基于ZL6205的快速放电电路EN脚应用

1.以zl6205为例,先简单介绍一下。
致远微电子推出的zl6205系列ldo,具有低压差(240mv@500ma),较好的输出电压精度(±1%),较大的负载电流特性,同时集成欠压,过流,短路,过温等保护功能。同样zl6205也带en脚,下文就以zl6205为例,结合zl6205内部集成的快速放电电路,举例说明en脚在最常见的两种使能方式下对输出产生的不同效果。
图1 zl6205引脚信息
在了解en脚不同使能方式之前,有必要了解下zl6205的一些电气特性。表1为zl6205数据手册里的部分电气参数。vuvlo为zl6205的欠压关断阈值电压,小于这个电压值,芯片处于关闭状态,ren为内部集成的下拉电阻,en悬空时内部拉为低电平。en引脚为高电平使能引脚,在推荐的工作电压范围内,vhi和vlo分别为可靠识别的高电平(≥1.8v)和低电平(≤0.4v)。
表1 相关电气参数
但是表1中的vhi和vlo不是实际的使能电压阈值,图2的曲线才是zl6205的在不同输入电压下的实际使能电压阈值,可以看到随着zl6205输入电压的升高,使能电压阈值会跟着升高,但zl6205的使能电压阈值的回滞电压很小。例如zl6205在vin=4.2v的时候,ven=1.2v是上电时的使能电压阈值,也是掉电时的禁能电压阈值。
图2 en使能阈值与输入电压的关系
2. 方式一:直接上拉使能
图3为电源常见的使能方式,en脚与vin脚直接短接。当zl6205上电时,ven始终vin相等,有时候vin与en脚间串联一个电阻(常见的数k到数十k),但通常en引脚的输入阻抗较大,zl6205的ren的阻值为3mω,所以en脚电压信号还是会与vin基本保持一致。
图3 直接上拉使能
按照上图的电路设计,zl6205在轻载时上下电会得到图4这样的输入输出电压曲线。这个电路的最大特点就是上下电过程中,输出的开启和关闭完全由芯片固有的欠压阈值vuvlo(2.1v)控制,而不受ven(en脚的逻辑阈值电压)控制。各个时间段特点如表2所示。上下电过程中输入电压越过vuvlo后均有一段输出跟随输入电压的阶段(t1~t2,t3~t4),该电路比较适合输入电压较为稳定,且对输出电压上下电速度要求不高的场合。
表2 各段时间电压特征说明
图4 直接上拉使能输入输出电压曲线
3. 方式二:电阻分压使能
有时候需要vin上升或者跌落到某一电压(不小于vuvlo)后,才允许zl6205启动输出电压或者关闭输出电压,这样就需要图5这样的使能电路。根据图2可知,zl6205在vin=2.2v~6.5v的输入电压范围内的使能电压阈值ven=1.2v±0.3v,这样就可以通过电阻分压来设置zl6205的上电时的启动电压(或掉电时的关闭电压)。
图5 电阻分压使能
根据图5可以得到以下公式。
ven_sd:上电过程中期望的开启电压点(或者掉电过程中期望的关闭电压点),该值需要大于vuvlo(2.1v),小于vin。
ven:ven_sd电压对应的器件实际使能阈值(可以根据图2得到),要求精度不高时,可以统一按照1.2v来计算。
例如,对于常用的3.3v输出版本的zl6205来说,在电源上下电过程中,希望达到一定的电压值,例如3.6v,再开启或者关闭zl6205。那么这个3.6v就是需要设定的电压点ven_sd。根据图2可知,输入电压为3.6v对应的ven为1.15v。代入上面的公式得r1:r2=2.13, 电阻r1和r2需要满足这个比例,结合考虑功耗,稳定性和en输入阻抗,推荐r1=100k,r2 = 47k。
按照上面设计,zl6205上下电会得到图6这样的输入输出电压曲线。对于常用的3.3v输出版本的zl6205来说,3.6v的ven_sd能满足全负载范围的压差vdrop需要。各个时间段特点如表3所示。这个电路的最大特点就是上下电过程中,输出的开启和关闭完全由设定的ven_sd来控制,而不受芯片的欠压阈值vuvlo(2.1v)控制。当设置的ven_sd大于稳态输出电压vout时,上下电过程很快,看起来几乎是一步到位,而没有输出跟随输入电压的阶段,在输入电压低于ven_sd的阶段无论输入怎么波动都不会影响到输出。所以该电路在输入电压上下电缓慢且不稳定的场合中使用,输出可以获得更加快速且稳定的上下电效果。
表3 各段时间电压特征说明
图6 电阻分压使能输入输出电压曲线
4. 其他使能的应用
对于电源来说,利用en脚控制输出的方式还有很多。如图7所示,该电路可以通过调整rc参数(r1和c4,r2和c8)来调整输出上下电时序,也可以通过外部控制信号power_en1和power_en2来控制输出电压上下电时序。图8则是利用第一路的输出vout1作为输入信号来控制第二路的输出vout2。从而实现需要的上电时序。
图7 输出电压时序应用电路一
图8 输出电压时序应用电路二

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