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2022.07.20 DC/DC

전원 시퀀스 사양 ① :
전원 시퀀스 사양 및 제어 블록도

범용 전원 IC로 전원 시퀀스를 실현하는 회로

먼저, 실현해야 하는 전원 시퀀스 사양을 확인하고, 실제의 회로를 설계하기 전에 제어 블록을 통해 구성을 검토합니다. 전원 시퀀스 사양 2종류의 예 중 첫번째인 「전원 시퀀스 ①」부터 시작하겠습니다.

전원 시퀀스 사양 ①

사양 ①은 3계통의 전원 시퀀스를 제어합니다. 하기는 입출력 전압의 사양과 전원 구성을 나타낸 것입니다.

이번 설계에서는 3개의 전원 IC로 구성해 보겠습니다. 전원 IC는 스위칭 레귤레이터 (DC/DC 컨버터), 또는 리니어 레귤레이터 (LDO)를 가정합니다. 전원 IC의 기능으로서, 출력을 ON / OFF 제어할 수 있는 enable 핀이 필요합니다.

다음으로, 전원의 투입 및 차단의 순서입니다. 투입은 VOUT1, VOUT2, VOUT3의 순서로, VOUT1을 투입하여 설정 전압에 도달하면 VOUT2를 투입하고, 마찬가지로 설정 전압에 도달하면 VOUT3을 투입합니다. 차단은 투입과는 반대의 VOUT3, VOUT2, VOUT1 순서로, VOUT3부터 차단을 시작하고 완료되면 다음 차단을 개시합니다.

여기에서는 전원의 투입 · 차단 순서의 제어를 「시퀀스 제어」라고 하지만, 메이커나 IC의 종류에 따라서는 「트래킹 (tracking)」이라는 명칭을 사용하는 경우가 있습니다. 기본적으로 동일한 의미라고 인식해도 무방합니다.

제어 블록도 ①

하기 그림은 시퀀스 사양 ①을 실현하는 제어 블록도입니다.

시퀀스 사양 ①을 실현하기 위해서는 3개의 전원 IC 이외에, Power Good 기능 4개, Discharge 기능 4개, 기타 저항과 다이오드가 필요합니다. 블록도는 기능이나 동작을 나타내기 위해 블록화한 그림이므로, 실제 회로에 필요한 각종 IC나 회로의 외장 부품 등은 생략하였습니다. 하기는 각 기능 및 역할에 대한 설명입니다.

  • ・DC/DC 1, DC/DC 2, DC/DC 3은 개별 전원 IC로, 각각의 출력은 EN (enable) 핀에 의해 제어된다.
  • ・Power Good 1과 2는 전원 투입 시에 DC/DC의 출력전압을 감시하여, 목표 전압에 도달하면 다음으로 기동할 DC/DC에 “High” (이하 “H”) 신호를 출력한다.
  • ・Power Good 3과 4는 전원 차단 시에 DC/DC의 출력전압을 감시하여, 목표 전압에 도달하면 다음으로 차단할 DC/DC에 “Low” (이하 “L”) 신호를 출력한다.
  • ・Discharge 블록은 전원 차단 시에 DC/DC의 출력 콘덴서에 충전되어 있는 전하를 급속 방전하여 출력전압을 낮춤으로써, 전원 시퀀스를 정상적으로 동작시킨다.

그리고, 본 블록도에서는 DC/DC 블록의 EN과 VOUT 사이, Power Good 블록의 IN과 PGOOD 사이, Discharge 블록의 IN과 OUT 사이는 플러스 로직으로 설계하였습니다. 즉 “H”일 때 DC/DC는 enable 상태, Power Good은 목표 전압에 도달, Discharge는 출력이 ON됩니다. 또한, Power Good 블록의 PGOOD 핀 (출력)과 Discharge 블록의 OUT 핀은 오픈 콜렉터 또는 오픈 드레인 형식입니다.

키 포인트

・시퀀스 ①에서는 3계통의 전원을 순서대로 투입하고, 역순으로 차단하는 시퀀스를 달성한다.

・설계를 위해 기능 블록에서 원하는 동작을 달성하기 위한 구성을 구상한다.

・시퀀스 ①은 DC/DC IC×3개, Power Good 회로×4개, Discharge 회로×3개로 구성된다.

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