DC-DC｜응용편

전원 시퀀스 사양 ② : 회로와 정수 계산 예

2023.11.22

키 포인트

・전원 시퀀스 ②를 실현하는 회로는 DC-DC IC 3개, Power Good 회로 2개, Discharge 회로 3개로 구성된다.

지금까지 전원 시퀀스 사양 ②의 「전원 투입 시의 시퀀스 동작」과 「전원 차단 시의 시퀀스 동작」에 대해 설명하였습니다. 이번에는 전원 시퀀스 사양 ②를 실현하는 실제의 회로 예와 각 설정을 위한 정수 계산에 대해 설명하겠습니다.

전원 시퀀스 사양 ② : 실제의 회로와 정수 계산의 예

하기 그림은 전원 시퀀스 ②를 실현하는 회로 예입니다. 3계통의 DC-DC 1~3은 스위칭 레귤레이터 또는 리니어 레귤레이터 (LDO)를 가정한 것입니다. 각 DC-DC는 출력을 ON / OFF 제어할 수 있는 EN (Enable) 핀을 구비한 타입입니다.

●Power Good 블록

Power Good 블록은 2개입니다. 사양 ①에서는 전압 감시용 IC인 BD4142HFV를 사용하여 Power Good 기능을 실현하였지만, 사양 ②에서는 하기 그림과 같이 비반전 히스테리시스 콤퍼레이터로 구성하였습니다. 디바이스는 콤퍼레이터 IC BA8391G를 사용하였습니다.

기동 시의 검출전압 VH와 차단 시의 검출전압 VL 사이에 큰 히스테리시스 전압이 설정되어 있습니다. 이에 따라 1개의 디바이스로 기동 시와 차단 시의 전압을 모두 검출하여 제어 신호를 출력할 수 있습니다.

앞에서 게재한 회로 예의 VOUT1을 예로 들어 각 정수를 계산해 보겠습니다. VOUT1은 1.2V이며, IC 1의 PGOOD은 출력전압의 90%에 도달한 시점에서 플래그를 출력하도록 설정되어 있습니다. 기동 시의 검출전압 VH는 1.2V×0.9로 1.08V입니다. 차단 시의 검출전압 VL은 0.5V로 설정되어 있습니다. 이는 각 전원 사이에 역전압이 인가되어도 기생 소자가 대부분 ON되지 않는 전압입니다.

콤퍼레이터의 Threshold 전압 VTH는 하기와 같이 VH와 VL의 중간점으로 설정합니다. 값은 식 2-1을 통해 산출할 수 있습니다.

또한, VTH는 식 2-2로 나타낼 수 있으며, R2를 구하기 위해 식 2-2를 변형하면 식 2-3과 같아집니다.

R1이 47kΩ일 때, VCC는 VIN에서 공급되므로 다음 식에 따라 5V 조건에서 R2는 8.8kΩ이 됩니다. E24 시리즈에서 공칭 저항치 9.1kΩ을 선택합니다.

R3은 입력 바이어스 전류를 캔슬하기 위해, 반전 입력 단자 (-IN)의 임피던스와 동일해지도록 제품을 선택합니다. 값은 식 2-4에서 7.6kΩ이므로, E24 시리즈에서 공칭 저항치 7.5kΩ을 선택합니다.

비반전 히스테리시스 콤퍼레이터의 VH, VL을 구하는 일반적인 계산식은 식 2-5, 식 2-6을 사용합니다. 이 식을 R4 및 RPULLUP을 구하기 위한 식으로 변환하면, 식 2-7, 식 2-8과 같아집니다.

앞서 산출한 정수를 식 2-7, 식 2-8에 대입하여 남은 값을 구합니다.

앞서 게재한 전체 회로 예를 참조하여, VOUT2의 Power Good 블록에 관해서도 동일한 순서로 산출합니다.

Discharge 회로

디스크리트로 구성된 Discharge 회로가 각 DC-DC에 접속되어 있으며, 하기 그림과 같이 NPN 트랜지스터와 저항으로 구성되어 있습니다. 1단째의 트랜지스터는 단순한 인버터 회로, 2단째는 오픈 콜렉터의 스위치입니다. 2단째가 ON되면, DC-DC 차단 시 주로 출력 콘덴서의 잔존 전하를 방전하여, 빠르게 VOUT을 강하시킵니다. 2단째 트랜지스터의 콜렉터에 직렬로 접속되어 있는 저항 (하기 그림에서는 R4)의 값에 따라, 출력전압의 강하 시간을 조정합니다. 이 부분은 사양 ①과 동일합니다.

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