На некоторые микросхемы напряжения питания должны подаваться в определенной последовательности. Одним из примеров может служить схема интерфейса абонентской линии, которой, в зависимости от приложения, может потребоваться несколько отрицательных и/или положительных напряжений питания. Более высокое напряжение обычно используется для вызывного звонка, а более низкое питает телефон при снятой трубке.
В качестве примера рассмотрим конструкцию, для которой требуются выходные напряжения –51 В, +60 В и –27 В при токах нагрузки в несколько сотен миллиампер. При этом напряжение –51 В должно подаваться первым, за ним +60 В, а напряжение –27 В – последним. Вторичные обмотки трансформатора обратноходового преобразователя обеспечивают три выходных напряжения (Рисунок 1). В исходной схеме выходные напряжения появляются одновременно, и сделать так, чтобы одно напряжение оставалось выключенным, не влияя на два других, невозможно.
 |
|
| Рисунок 1. | Добавление пары MOSFET и связанных с ними компонентов к выходам этого типичного обратноходового преобразователя позволяет разработчикам устанавливать задержки для двух выходных напряжений. Таким образом они могут задать правильную последовательность включения напряжений питания микросхемы. |
Для реализации требуемой последовательности запуска включение выходных напряжений +60 В и –27 В должно быть задержано. Это достигается с помощью дополнительных компонентов, показанных на Рисунке 1. P-канальный MOSFET Q1, включенный в цепь выпрямленного выходного напряжения +60 В в точке TP1, не открывается до установления напряжения –51 В. Резисторы R1 и R4 образуют делитель, включенный между шинами +60 В и –51 В, параметры которого выбраны таким образом, чтобы при наличии обоих напряжений +60 В и –51 В транзистор Q1 был полностью открыт. Таким образом, комбинация R1, R4 и C1 создает программируемую задержку включения Q1.
Компоненты с номиналами, показанными на Рисунке 1, обеспечивают задержку примерно от 5 до 10 мс. Задержка зависит от порогового напряжения включения MOSFET, о чем необходимо помнить при определении фактического диапазона времени задержки. Стабилитрон D1 защищает промежуток затвор-исток транзистора Q1 от повышенного напряжения, но при желании его можно удалить.
Так же, как Q1 удерживает в выключенном состоянии выход +60 В, транзистор Q2 удерживает выход –27 В. Затвор Q2 управляется включением выходного напряжения +60 В. MOSFET Q2 должен быть n-канальным, поскольку напряжение «запуска», подаваемое на его затвор для включения, является положительным, а не отрицательным, как в случае с Q1.
При использовании этой технологии необходимо соблюдать определенную осторожность. Пока транзисторы Q1 и Q2 находятся в выключенном состоянии, каналы с напряжениями в точках TP1 и TP2 остаются ненагруженными. Это может привести к превышению допустимых напряжений из-за выпрямления пичков напряжения. Пики обычно возникают из-за индуктивности рассеяния трансформатора. Этот эффект можно свести к минимуму, добавив к выпрямительным диодам снабберные конденсаторы, или включив резисторы предварительной нагрузки параллельно выходным конденсаторам.
Кроме того, напряжения сток-исток транзисторов Q1 и Q2 увеличиваются по мере увеличения токов нагрузки. Следовательно, повышенная нагрузка ухудшает стабилизацию напряжения, если в схеме не используются MOSFET с низкими сопротивлениями каналов. Лучше всего схема работает с выходными напряжениями выше 10 В и токами нагрузки менее 0.5 А, при которых сопротивлениями каналов открытых MOSFET можно пренебречь.
Последовательность отключения выходных напряжений зависит от величин нагрузок во время выключения питания. На любом выходе, ток нагрузки которого достаточно велик, напряжение быстро упадет из-за ограниченного количества энергии, накопленной в выходных конденсаторах. Эта схема может быть добавлена к любому набору выходов источника питания, напряжения которых различаются на достаточно большую величину.
