做好自啟動不容易，理解穩(wěn)壓器和帶隙基準(zhǔn)的上電復(fù)位需求

自啟動是必需的，但有時卻難以實現(xiàn)，無論是激發(fā)人體，還是冷啟動汽車，或者是給IC提供POR（上電復(fù)位），都會面臨這樣的問題。POR可以確保系統(tǒng)在已知的安全狀態(tài)下啟動。在此，我們將討論幾種誤用這一技術(shù)的情形，幫助設(shè)計者避免啟動問題。

　　引言

　　公司招聘銷售人員和現(xiàn)場應(yīng)用工程師時，積極主動是這些人員必備的良好素質(zhì)；Charles Kettering發(fā)明的自動檔汽車則是“主動性”的另一種表現(xiàn)形式，老式汽車都需要手動檔啟動汽油發(fā)動機(jī)。

　　同樣，許多IC（集成電路）在上電時也需要一個處理過程。啟動時，模擬電路和數(shù)字電路需要進(jìn)入一個預(yù)定狀態(tài)，為此，我們采用稱之為POR （上電復(fù)位）的電路。

　　POR確保上電時按照預(yù)定順序有序執(zhí)行操作，例如，首先提供電路偏置并保持穩(wěn)定，以確保電路的正確控制。立體聲系統(tǒng)是一個眾所周知的例子，接通電源后，可能會延遲10秒鐘左右播放音頻信號，以避免功放和揚聲器受到開機(jī)瞬間浪涌電流的沖擊。典型情況下，驅(qū)動揚聲器的功放偏置在電源擺幅的一半，靜態(tài)狀態(tài)下，揚聲器信號為直流電壓。如果上電時就建立靜態(tài)偏置，則可能出現(xiàn)突變，發(fā)出刺耳的“嘭”聲，導(dǎo)致?lián)P聲器損壞，這也是有經(jīng)驗的音響發(fā)燒友從不冒險在帶電狀態(tài)下插拔設(shè)備的原因。

　　為什么上電順序是上電復(fù)位的一部分？

　　上電順序是一個需要花大量篇幅解釋的課題。幾年前，當(dāng)三端穩(wěn)壓器剛剛進(jìn)入市場時，人們發(fā)現(xiàn)在有正、負(fù)電源供電的系統(tǒng)中時常出現(xiàn)問題，如果反極性電壓首先上電，穩(wěn)壓器輸出可能被拉向?qū)Ψ降碾妷?，這樣一來，幸運的話，穩(wěn)壓器只是不啟動，但沒有損壞；運氣不好的話，電路板會冒煙，甚至著火。

　　為了防止這種事故的發(fā)生，芯片制造商在應(yīng)用說明中建議用戶增加二極管。后來，制造商把這一需求納入其設(shè)計規(guī)范，從而消除了這一問題。但是，除非萬不得已，有些負(fù)壓穩(wěn)壓器仍然需要增加二極管保護(hù)。

　　啟動過程的奇特現(xiàn)象

　　對正電壓穩(wěn)壓器

　　幾年前，人們發(fā)現(xiàn)精密的正壓穩(wěn)壓器在輸出端被拉到地電平以下時將不能啟動，該系列穩(wěn)壓器有三種溫度范圍的器件：0 - 70°C、-40°C - 85°C、-55°C - 125°C。出于成本考慮，有些工程師選用0 - 70°C工作范圍的器件。他們知道實際應(yīng)用中，器件可能在特殊情況下工作在100°C以上。為了確認(rèn)器件能夠保持有效工作，工程師們進(jìn)行了相關(guān)測試。他們抽出100片器件，將其加熱到135°C進(jìn)行驗證，測試結(jié)果顯示這些器件都沒問題。而產(chǎn)品應(yīng)用到現(xiàn)場后，卻出現(xiàn)了少量軟故障，其中一臺發(fā)生故障后又恢復(fù)正常。

　　這臺故障機(jī)被帶回實驗室，經(jīng)過仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)它在故障狀態(tài)下，電壓基準(zhǔn)的輸出被拉至地電位。如果將器件加熱到105°C，并在輸出端施加一個負(fù)壓，則有2%-3%的基準(zhǔn)不能啟動。顯然，無論是負(fù)壓還是溫度，都已超出了器件規(guī)范允許的工作范圍。當(dāng)工程師向廠商反映這一器件問題時，廠商對于器件在高溫下不啟動感到很奇怪。

　　電壓基準(zhǔn)

　　電壓基準(zhǔn)是精密的小電流、低溫漂穩(wěn)壓器。圖1中，電壓基準(zhǔn)內(nèi)部運放的反相端（反饋節(jié)點）連接到輸出端，齊納管或帶隙基準(zhǔn)頂部的電阻連接在輸入電源，內(nèi)部穩(wěn)壓器或輸出端，電阻也可以電流源形式表示。此時，您可以想象當(dāng)正電源斷電，而有負(fù)壓施加到輸出節(jié)點的狀況。一旦電源重新上電，電路將無法在運放內(nèi)部建立正確的偏置電壓，內(nèi)部寄生電容仍處于充電狀態(tài)，從而保持電路始終關(guān)斷。