某普通LDO掉電測(cè)試

 

為了看到普通LDO的掉電過程，基于圖1的應(yīng)用電路，掉電過程實(shí)測(cè)如圖2所示。圖中藍(lán)色線（通道1）為掉電時(shí)輸入的電壓波形，粉色線（通道2）為掉電時(shí)輸出電壓波形。圖中可以看到該LDO在沒有其他額外的電流泄放電路輔助時(shí)，輸出電壓經(jīng)過2s的緩慢掉電，輸出端電壓值只跌落到300mV。

 

 

圖2  某普通LDO緩慢掉電過程

 

緩慢掉電對(duì)MCU的影響

 

增大電容使用上面某普通LDO的確能夠?yàn)镸CU保存數(shù)據(jù)提供了足夠的時(shí)間，但是MCU保存數(shù)據(jù)都是在掉電的初期進(jìn)行的，在掉電的后期，低壓區(qū)階段還在緩慢掉電對(duì)MCU又會(huì)產(chǎn)生什么影響呢？

 

我們都知道MCU都有一定的上電時(shí)序要求，例如圖3為某MCU的上電要求，根據(jù)圖中可知該MCU對(duì)上電的要求有：

 

上電前的電壓VI需要低于200mV至少12us；

 

上電時(shí)間tr不能超過為500ms。

 

說明: E:F林國(guó)色工作交接麥沛婷文件整理公眾號(hào)運(yùn)營(yíng)工作交接2020年文章文章發(fā)布zl6205 掉電 譚國(guó)輝-6-24文章插圖圖3 某MCU上電要求.jpg

 

圖3  某MCU上電要求

 

當(dāng)上面的普通LDO給該MCU供電時(shí)，要是進(jìn)行掉電又快速上電的測(cè)試，根據(jù)圖2可知，該LDO經(jīng)過2s的掉電，電壓依然會(huì)維持到300mV左右，即使接入MCU做負(fù)載，但是當(dāng)僅僅給MCU這樣的輕負(fù)載供電時(shí)，MCU一旦進(jìn)入欠壓區(qū)域，內(nèi)部就會(huì)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，很多外設(shè)會(huì)關(guān)閉，消耗電流會(huì)很小，對(duì)LDO的掉電過程影響極為有限。所以該普通的LDO給該MCU供電在掉電后需要做快速再次啟動(dòng)上電時(shí)就會(huì)不滿足要求1：上電前的電壓VI需要低于200mV至少12us。這樣該MCU有可能會(huì)“死機(jī)”。

 

ZL6205掉電測(cè)試

 

現(xiàn)在使用引腳封裝兼容的ZL6205直接替換上面圖1的普通LDO，然后在相同的電源下進(jìn)行掉電測(cè)試。圖4實(shí)測(cè)相同的電路下ZL6205的掉電過程。其中藍(lán)色線（通道1）為掉電時(shí)輸入的電壓波形，粉色線（通道2）為掉電時(shí)輸出電壓波形。

 

上面說到某普通LDO在大電容的電路中也能夠?yàn)镸CU保存數(shù)據(jù)提供時(shí)間，但是普通的LDO在MCU保存完數(shù)據(jù)以后，電壓很長(zhǎng)時(shí)間都不能跌落到0V，容易造成MCU在再次啟動(dòng)時(shí)“死機(jī)”。從圖4的ZL6205掉電曲線可以看到，ZL6205因?yàn)樵赩IN>2.1V之前VOUT會(huì)跟隨VIN的電壓，這就能夠?yàn)镸CU掉電初期保存數(shù)據(jù)提供時(shí)間，只要改變輸入電容的大小就能控制這個(gè)跟隨階段的時(shí)間長(zhǎng)短，為保存數(shù)據(jù)提供需要的時(shí)間。在VIN≤2.1V后，ZL6205的電壓就會(huì)快速跌落到0V，這樣就能避免不滿足上面MCU的上電要求而容易造成“死機(jī)”的現(xiàn)象?？梢哉f是既為MCU在掉電初期保存數(shù)據(jù)提供了需要的時(shí)間，掉電后期又實(shí)現(xiàn)了快速掉電，為MCU再次上電提供保障。

 

說明: E:F林國(guó)色工作交接麥沛婷文件整理公眾號(hào)運(yùn)營(yíng)工作交接2020年文章文章發(fā)布zl6205 掉電 譚國(guó)輝-6-24文章插圖圖4  ZL6205快速掉電過程.jpg

 

圖4  ZL6205快速掉電過程

 

ZL6205為什么能夠快速掉電呢？圖5是ZL6205結(jié)構(gòu)框圖，ZL6205在輸入欠壓或者EN禁能時(shí)會(huì)把輸出關(guān)閉，這樣即使輸入端掉電很緩慢也不會(huì)影響輸出快速掉電，并且ZL6205在輸出關(guān)閉后會(huì)立刻啟動(dòng)內(nèi)部掉電快速放電電路使輸出端電容的殘存電荷得到快速釋放，加速電壓跌落。

 

 

圖5  ZL6205內(nèi)部框圖

 

上面圖4的掉電波形是使用圖1的電路測(cè)試的，因?yàn)閳D1的LDO使能腳EN直接接到VIN，所以會(huì)有一段輸出跟隨輸入電壓的過程。這種電路非常適合MCU在掉電時(shí)需要時(shí)間保存數(shù)據(jù)，同時(shí)又需要快速放電的系統(tǒng)。

 

對(duì)于上下電需要一步到位的供電系統(tǒng)，可以使用下圖6這樣的電路。因?yàn)閆L6205帶使能引腳，有著相對(duì)穩(wěn)定的使能電壓閾值。通過不同比例的分壓電阻可以設(shè)置芯片上電啟動(dòng)電壓值和掉電輸出關(guān)閉電壓。

 

 

圖6  ZL6205典型應(yīng)用電路

 

假如使用EN腳使用電阻分壓設(shè)置上電使能電壓值（如上圖6，具體EN實(shí)際使能電壓詳見ZL6205數(shù)據(jù)手冊(cè)），上電和掉電過程就會(huì)如圖7所示，藍(lán)色為ZL6205的輸入電壓，粉色為ZL6205輸出電壓。當(dāng)輸入電壓跌落到了設(shè)置的關(guān)閉電壓值，ZL6205的輸出快速掉電。當(dāng)輸入電壓上升到設(shè)置的電壓值時(shí)，ZL6205快速啟動(dòng)。上下電過程中，輸出都沒有跟隨輸入的階段，掉電和上電都是一步到位，這樣的上下電速度是完全滿足MCU的上電要求的。

 

說明: E:工作文件2019LDOppt典型電路2輸入波動(dòng)波形.jpg

 

圖7  ZL6205利用EN設(shè)置關(guān)閉與開啟點(diǎn)

 

除了ZL6205，ZLG還有兼容1117封裝的ZL6105系列LDO，它同時(shí)具有ZL6205這樣的快速上下電的特點(diǎn)，此外，還有超低功耗的ZL6201（靜態(tài)電流低至1.6μA），特別適合用于電池供電場(chǎng)合。