Chris Augusta and Martin Murnane

上電注意事項

在印刷電路板上為電路上電通常被認為是理所當然的，并且可能導致損壞以及破壞性和非破壞性閂鎖條件。在開始批量生產之前，這些問題可能不會突出，屆時設備和設計的公差將受到考驗。這是危險的流程后期，而且在時間和項目和產品的交付方面非常昂貴。在此階段發現的錯誤會導致大量修改，包括 PCB 布局更改、設計更改和額外的異常。

隨著將許多功能塊集成到一個集成電路（IC）中的出現，這導致為這些模塊提供多個有時相等或在許多情況下不同的電壓電源。隨著越來越多的片上系統 （SoC） IC 在市場上激增，對特定電源排序和電源管理問題的需求也隨之而來。

ADI公司的數據手冊中通常有足夠的信息來指導設計人員為單個IC確定正確的上電順序。但是，有些IC特別需要明確定義的上電時序。ADI公司的許多IC都是如此，在使用多個電源的IC中也很常見，例如轉換器（由模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）組成）、數字信號處理器（DSP）、音頻/視頻、射頻和許多其他混合信號IC。從本質上講，任何包含一些帶有數字引擎的模擬輸入/輸出的IC都屬于這一類，其中可能需要特定的電源排序。在這些IC上，可能有單獨的模擬和數字電源，有些甚至可能有數字輸入/輸出電源，詳見以下各節中討論的具體示例。

本應用筆記探討了設計人員在新設計中必須考慮的一些更微妙的電源問題，特別是當IC需要多個不同的電源時。目前一些更常見的電源是：+1.8 V、+2.0 V、+2.5 V、+3.3 V、+5 V、?5 V、+12 V和?12 V。

ADI公司在全球提供10，000多種不同的產品，本應用筆記的范圍僅針對少數ADC。但是，這些電源排序考慮因素幾乎可以應用于ADI公司的任何混合信號IC。

脈沖星 ADC 示例 — 絕對最大額定值

ADI公司的所有數據手冊中均提供絕對最大額定值（AMR）部分。它說明了可以應用于器件引腳或外殼的最大電壓、電流或溫度，以避免造成損壞。

AD7654 PulSAR 16位ADC是具有三個（或更多）獨立電源的混合信號ADC的很好的例子。這些ADC需要數字電源（DVDD）、模擬電源（AVDD）和數字輸入/輸出電源（OVDD）。由于這些是ADC，因此它們將模擬信號轉換為數字代碼，因此需要一個模擬內核來處理輸入的模擬輸入。數字內核為位決策過程和控制邏輯提供動力。I/O內核用于設置數字輸出的電平，以與主機邏輯接口（電平轉換）。ADC電源的規格可在各相應數據手冊的絕對最大額定值部分找到。表1摘自AD7654（修訂版B）數據手冊的絕對最大額定值部分。

請注意，表1中的所有三個電源電壓范圍為?0.3 V至+7 V，相對于DVDD和OVDD，AVDD可在+7 V至?7 V之間變化。這確認了AVDD是先通電還是DVDD沒有限制。AVDD是先通電還是OVDD也沒有限制。但是，DVDD和OVDD之間存在限制。由于規范規定 OVDD 的最大電壓只能比 DVDD 大 0.3 V，因此 DVDD 必須在 OVDD 之前或同時上電。如果 OVDD 首先上電（例如 5 V），則 DVDD 在上電時將比 OVDD 小 5 V，因此不符合絕對最大額定值并可能損壞設備。

模擬輸入INAx，INBx，REFx，INxN，REFGND有一個限制，因為這些輸入不能超過AVDD + 0.3 V或AGND ? 0.3 V。這表明，如果在AVDD之前存在模擬信號或基準源，則模擬內核極有可能在閉鎖狀態下上電。這通常是一種非破壞性條件，但通過AVDD的電流很容易上升到正常電流的10×并導致ADC變得非常熱。在這種情況下，內部靜電放電（ESD）二極管變為正向偏置，進而為模擬電源上電。為糾正此問題，ADC的電源時序與輸入和/或基準電壓源處于未上電或斷開狀態。

以類似的方式，數字輸入可以是?0.3 V至DVDD + 0.3 V。這說明它們必須小于DVDD + 0.3 V。這表明在上電時，DVDD必須在微處理器/邏輯接口電路之前或同時上電。與前面詳述的模擬內核場景類似，這些引腳上的ESD二極管也可能正向偏置，并在未知狀態下為數字內核上電。

速度更快的PulSAR ADC，如AD7621、AD7622、AD7623、AD7641和AD7643，是該系列中較新的器件，采用2.5 V的較低電壓電源（而AD5為7654 V）。 對于AD7621和AD7623，這些器件具有明確規定的上電時序。表2摘自AD7621（Rev.0）數據手冊的絕對最大額定值部分。

同樣，OVDD在DVDD方面存在限制。絕對最大額定值規定，OVDD 必須小于或等于比 DVDD 高 0.3 V，而 DVDD 必須小于 2.3 V。一旦DVDD在上電期間達到2.3 V，該限制將不再適用。如果不遵守此限制，AD7621（和AD7623）可能會損壞（見圖1）。

圖1.可能的上電/關斷時序—AD7621

因此，可能的通用通電順序如下：AVDD，DVDD，OVDD，V裁判.但每個應用程序都是不同的，需要分析。請注意，關閉設備電源也與打開設備電源同樣重要。不要忘記相同的規格適用。AD7621的經典上電/關斷時序如圖1所示。

如前所述，模擬輸入和基準電壓源的情況與這些ADC相同。向任何模擬輸入引腳施加電壓都可能導致ESD二極管正向偏置，從而使模擬內核處于未知狀態。

這些ADC的數字輸入和輸出略有不同，因為這些器件應適應5 V數字輸入。這些是AD7654的更快遷移，數字輸入和輸出都與OVDD電源有關，因為這可以容納更高的3.3 V電壓。 請注意，數字輸入限制限制為5.5 V，而AD0中的DVDD + 3.7654 V。

Σ-Δ型ADC示例

AD7794 Σ-Δ型24位ADC是另一個很好的例子。表3摘自AD7794（Rev.D）數據手冊的絕對最大額定值部分。

這里出現的問題是關于基準電壓的。它必須小于 AVDD+ 0.3 V.因此，AVDD必須在基準電壓之前或同時上電。

電源排序器

ADI公司提供種類更廣的器件，用于正確排序電源。通常，當第一個穩壓器的輸出電壓達到預設閾值時，它們工作，并且在使能后續穩壓器上電之前出現時間延遲。斷電期間也會發生類似的過程。它們還可用于對電源良好信號等邏輯信號進行排序，這些信號可能會對設備或微處理器進行復位，或者簡單地指示所有電源都有效。ADI公司的電源時序控制器可在 http://www.analog.com/sequence 找到。

建議

如今，大多數具有高速和低功耗要求的電路都需要PCB上的多個電源，例如+1.8 V、+2.0 V、+2.5 V、+3.3 V、+5 V、?5 V、+12 V和?12 V。需要正確可靠的上電和關斷順序，并且必須進行徹底分析。離散地執行此操作變得越來越困難。電源時序控制IC是電源時序的解決方案，其中代碼更改可以更改序列的順序，而不是PCB上的布局更改。

審核編輯：郭婷