Resumen: Self-de partida es una tarea necesaria pero a veces difícil, si se trata de motivar a los seres humanos, a partir de los automóviles en frío, o la prestación de power-on-reset (POR) de circuitos integrados. Pors garantizar los sistemas de arranque en los estados conocido y seguro. Vamos a discutir algunas malas aplicaciones de esta tecnología y cómo los diseñadores pueden evitar problemas de inicio.
Una versión similar de este artículo apareció en el 30 de noviembre 2011 edición de hoy How2Power revista.
Introducción
De arranque automático o auto-motivación es una buena cualidad para buscar en la contratación de ventas e ingenieros de campo de aplicación. Otro tipo de un emprendedor fue inventado por Charles Kettering para automóviles. Originalmente, los automóviles requiere una manivela para iniciar la gasolina (gasolina) del motor. Si el motor de "contraproducente", se podía correr hacia atrás por un momento, romper los huesos de la mano de una persona, la muñeca y el brazo.
Del mismo modo, muchos circuitos integrados (IC) requieren un tratamiento especial en el arranque. Circuitos analógicos y digitales puede ser necesario colocar en condiciones previsibles en el inicio. Para ello, utilizamos los circuitos que son comúnmente llamado power-on-reset ( POR ) circuitos.
POR asegura que existe una secuencia ordenada y previsible de los acontecimientos durante el encendido. Por ejemplo, los circuitos que abastecen a las corrientes de polarización en el circuito deben estar disponibles y estables para asegurar un control adecuado del circuito. Uno de los casos que los consumidores notar esto es en un sistema estéreo. El audio se puede retrasar por 10 segundos o algo así después de que el poder se aplica, para proteger el amplificador y los altavoces de los grandes contaminantes orgánicos persistentes (transitorios). Un amplificador de alimentación a un orador por lo general se inclina a la mitad el nivel de suministro de energía. Que el silencio de los altavoces es un reposo de tensión continua. Mientras que el nivel de polarización en reposo se está estableciendo durante el encendido, no puede haber saltos bruscos que podrían causar feo aparece y destruir los altavoces. Es por eso que los audiófilos inteligente no correría el riesgo de daños por conectar y desconectar el equipo mientras esté encendido.
¿Por qué secuenciación del suministro de energía como parte del POR?
Fuente de alimentación de secuenciación es un tema que tiene volúmenes de explicar. Hace años, cuando tres terminales lineal reguladores de tensión llegó en el mercado, un defecto fue descubierto en los sistemas con los carriles de energía positiva y negativa. Si el carril contrario de tensión llegó en primer lugar, la salida del regulador será atraído hacia ese carril opuesto. Mejor de los casos, el regulador no arrancaba, en el peor, se queman en una columna de humo glorioso.
Notas de aplicación prosperó ya que los fabricantes recomiendan añadir diodos para evitar que esto ocurra. Pronto los fabricantes añadir este requisito a la definición del diseño, y el problema dejó de existir. Es decir, salvo que haya sido difícil o imposible de resolver, algunos reguladores de voltaje negativo diodos sigue siendo necesaria.
La fiesta sorpresa de inicio
Con un regulador de voltaje positivo
Hace unos años, una precisión positiva del regulador de voltaje se encontró que no se inicie en todas las condiciones, si la salida se tira debajo de la tierra. En esta familia regulador, no se encuentra disponible en tres partes la temperatura varía de 0 a +70 ° C, -40 ° C a +85 ° C y -55 ° C a +125 ° C. Algunos ingenieros decidieron utilizar el 0 a +70 ° C rango por razones de costo. En su aplicación, que entiende que la parte podría superar los 100 ° C bajo circunstancias inusuales. Puesto que esto era poco probable cuando la parte no estaba en funcionamiento, se procedió.
Ser diligentes ingenieros, comprobaron su concepto de pruebas de 100 partes al mismo tiempo, la calefacción a 135 ° C. Todos ellos pasaron. Después de que el producto estaba en el campo, vieron a un pequeño número de fallas de software, en el que una unidad que no, pero luego se recupera.
Con un "problema" unidad en el laboratorio, los ingenieros revisado cuidadosamente para encontrar que la salida de la tensión de referencia estaba siendo arrastrada debajo de la tierra en el estado de apagado. Ellos descubrieron que el 2% a 3% de las referencias que no se inicie, si se calienta por encima de 105 ° C y había una tensión negativa en la salida. Esto era obviamente un uso fuera de ficha técnica, tanto para la tensión negativa y la temperatura. Cuando el diseñador de contacto con el fabricante para el asesoramiento, los fabricantes se sorprendieron de que las partes no empezarán hasta que se caliente.
Con una referencia de tensión
Una referencia de tensión es una precisión, de baja intensidad, de baja temperatura-coeficiente regulador de voltaje .En la Figura 1 , la entrada negativa del amplificador operacional de voltaje de referencia (nodo feedback) está conectado al pin de salida. La parte superior de la resistencia en los zener enterrados o gap puede ser conectado a la potencia de entrada, un regulador de energía interna, o en la salida. Una resistencia también puede ser representada como una corriente de la fuente . Ahora, imagine que el positivo de alimentación está apagado y un voltaje negativo se aplica al nodo de salida. Como la energía se aplica, el circuito no puede ser capaz de establecer tensiones correctas sesgo en el amplificador operacional, y algunas capacidades parásitas internas pueden permanecer cargados, manteniendo así el circuito off.
Figura 1. Un esquema simplificado de una referencia de tensión típica.
Con un amplificador operacional
El amplificador operacional estructura de entrada en la figura 2 muestra una fuente de baja corriente. Algunos componentes del interior de la IC están aislados de tanto en tierra y unos a otros con diodos parcial de respaldo.Algunas piezas tienen parásitos (sin usar) los diodos y los transistores que forman parte de su estructura. Los componentes parasitarias tienen un sesgo de su uso normal y no tienen ningún efecto sobre la operación. Si la fuente de corriente que se tira negativa, un componente de parásitos puede ser polarizado, el dispositivo de sujeción en una condición que no trabaja. A veces, el dispositivo actúa como un parásito triac, permaneciendo en el poder hasta que se retira. En el peor de los casos, esto puede destruir el dispositivo.
Figura 2. En el interior del amplificador operacional.
Con condensadores
Dentro de la IC, hay condensadores de compensación de frecuencia añadido, así como las capacidades parásitas no deseadas. Los nodos, si se le acusa por debajo del suelo, no puede haber una fuente de corriente disponible para darles una carga positiva y permitir que el circuito funcione.
El circuito de salida debe ser sesgada a su vez en la parte superior del transistor para cargar la capacitancia externa. Debido a la negativa del amplificador operacional nodo de información se conecta a la salida, la salida debe aumentar en funcionamiento lineal para el circuito de funcionar. La mayoría de los circuitos integrados tienen la descarga electrostática (ESD). Esto por lo general consiste de diodos y diodos Zener, como se muestra en la Figura 3 .
Figura 3. Estructuras típicas de la EDS proteger al resto del circuito integrado.
Problemas con EDS
Protección contra descargas electrostáticas es necesario, ya que los altos voltajes pueden destruir un IC. Si la tensión sube por encima de la calificación máxima absoluta del proceso de IC-fabricación, los componentes activos pasará a un modo de Zener. A continuación, se descomponen con el tiempo, a medida que aumentan las corrientes y los elementos que entran en el modo de avalancha, aprovechando las corrientes enormes y la fusión de silicio.Tensión en la dirección negativa que es mayor que el máximo absoluto también Consumo excesivo de corriente y destruir la IC.
Con referencias Bandgap
Referencias gap, como se muestra en la Figura 4 , también tienen problemas de inicio. Un gap se compone de dos semiconductores de polarización con diferentes corrientes. Una inversión en un camino hace que las dos corrientes de equilibrio en un punto de diseño. Un camino produce un voltaje con un coeficiente de temperatura negativo (tempco ), el otro un tempco positivo.
Figura 4. Una configuración gap común.
El punto de operación se elige de manera que la diferencia va a crear una señal que es proporcional a la temperatura absoluta (PTAT). Un diseño perfecto no tendría ningún cambio de voltaje con la temperatura. Por desgracia, el amplificador operacional equilibrio y ser estable en dos puntos: el diseño actual y con corriente cero. Sin embargo, a corriente cero, no hay nada que dice que el circuito de manera de servo o corregir.
Una banda prohibida de referencia Calculadora ayuda en el diseño y análisis de un circuito de referencia Brokaw gap.Se calcula todos los parámetros del circuito y la tensión de salida en función de la temperatura de la unión. Los efectos de primer orden de corrección de la curvatura de corte y de segundo orden son simuladas. Esta calculadora gratuita está disponible en www.maxim-ic.com/tools/calculators/hp50g . Se ejecutará en una calculadora HP ® 50g o en un PC con un emulador gratuito.
La solución de los problemas POR
La tensión de referencia de la figura 1 funciona porque hay un circuito separado de inicio que los desequilibrios de las corrientes en los dos caminos banda prohibida cuando no hay corriente cero. El hecho de que opera a temperatura ambiente y no a temperaturas más altas demuestra que el circuito de arranque es "débil" en caliente, donde hay mayores corrientes de fuga. El diseñador debe, por tanto, crear un punto medio entre la construcción de un circuito de arranque que es demasiado débil (que puede no iniciarse) y es muy fuerte (que afecta el funcionamiento normal). Volver a empezar gap es un tema difícil y hay docenas de patentes sobre el tema.
La solución en este caso puede ser muy simple. Suponiendo que el circuito de filtración de la tensión negativa no se puede arreglar, vamos a la abrazadera de salida de la referencia. Los diodos existentes ESD dentro de la IC son de silicio (Figura 3), por lo que, naturalmente, la abrazadera de la tensión negativa en 0,6 V a 0.7V (o podría haber dos diodos en serie que sujetan a 1.2V). Añadir un pequeño diodo Schottky a la salida de referencia. En funcionamiento normal, el diodo estará de vuelta-parcial y fuera del circuito. La corriente de fuga inversa se muestra en la Figura 5es insignificante, sino porque diodos Schottky tienen fugas, debe ser considerado. La tensión directa es de aproximadamente 240mV a temperatura ambiente, y al aumentar la temperatura (con la misma intensidad), las caídas de tensión hacia adelante, como se muestra en la Figura 5.
Figura 5. Típico diodo Schottky hoja de datos de los parámetros.
Esto probablemente se solucionará el problema de arranque en caliente. Para probarlo, encontrar una referencia de tensión que no a una temperatura dada. Llevar la salida del voltaje de referencia del horno. Un pequeño trozo de cable coaxial funciona bien si hay una captación de RF. El 20pF de un pie de cable coaxial no es un problema en la DC. Mida la tensión de salida de referencia con el de referencia de tensión. Tenga en cuenta el voltaje negativo (a veces hay dos diodos EDS en serie dentro de la IC). Digamos que es-1V. A continuación, conecte un diodo de silicio (como el 1N4747) para fijar el voltaje en 0,6 V. ¿El inicio de referencia? Poner dos diodos Schottky en serie (0.52V a temperatura ambiente). ¿El inicio de referencia? Ponga un diodo Schottky en el circuito (0.24V a temperatura ambiente). Ahora bien, ¿la referencia de inicio? Calentar el Schottky o ponerlo en el horno empieza la referencia?Progresivamente tratando de los límites de inicio es una buena manera de entender el margen inicial.
El resultado de sumar el diodo Schottky reduce la cantidad de referencia que la salida se puede tirar debajo de la tierra. Cuando la temperatura aumenta, el diodo Schottky hacia delante caídas de tensión, aliviar el problema. Las pruebas demostraron que la adición del diodo Schottky protege la tensión de referencia de la tensión negativa, y le permite comenzar a altas temperaturas.
POR se utiliza de varias maneras para asegurar un funcionamiento correcto. Por ejemplo, el Maxim MAX6029tensión de referencia se basa en una celda de banda prohibida de referencia. Aquí, la referencia se estabiliza sólo en el voltaje de funcionamiento. Como ya comentamos en el Con referencias Bandgap sección, el gap que el equilibrio y ser estable en dos puntos: el diseño actual y de la corriente cero. Esto es absolutamente necesario para asegurarse de que la parte se inicia y se evita la condición de corriente cero, lo que los diseñadores invierten mucho tiempo en la simulación de los circuitos con tensión, la temperatura y las variaciones del proceso. En el patio MAX5134 16-bitdigital a analógico ( DAC ), la función POR inicializar la parte a una condición conocida. El MAX5134 puede poner a cero o media escala. Dependiendo de la aplicación, esto es un importante factor de seguridad del sistema. Si un motor está siendo controlado, alguien podría estar en peligro si el movimiento al azar se le permitió durante el encendido. Esta POR hardware es independiente de cualquier software de control y permite una operación segura, hasta que el software del sistema puede tomar el control preciso. Además, POR opera en un MAX5482 volátilpotenciómetro digital . Sistemas tales como la comunicación de fibra y fuentes de alimentación requieren de calibración durante la prueba de la producción final. El MAX5482 permite la memorización de un grifo de 1024 diferentes puntos de tensión. POR recuerda automáticamente la configuración de calibración como la fuente de alimentación se enciende.
Conclusión
Auto-arranque puede ser difícil de hacer, si se trata de auto-arranque seres humanos, los automóviles frío, o circuitos integrados. Pors asegurar que los sistemas de arranque en los estados conocido y seguro. A veces, los ingenieros del fabricante IC puede ayudar a un cliente cuando se usa una parte de una manera que nunca fue pensado por los ingenieros de diseño. Para obtener mejores resultados, los fabricantes recomiendan la adhesión a los parámetros de la hoja de datos-por la razón obvia: esos fueron los parámetros que el diseñador de IC que se utiliza para crear el dispositivo. HP es una marca registrada y marca de servicio registrada de Hewlett-Packard Development Company, LP
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