LTC2926：MOSFET控制的电源跟踪器的全面解析

在电子设计领域，电源管理是至关重要的一环，尤其是对于需要精确电源跟踪和排序的应用。今天我们要深入探讨的是Linear Technology Corporation的LTC2926，一款MOSFET控制的电源跟踪器，它为电源管理提供了灵活且高效的解决方案。

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一、LTC2926概述

LTC2926是一款专为跟踪和排序多达三个电源轨而设计的集成电路。它具有以下显著特点：

• 灵活的电源跟踪和排序：能够满足多种电源上电配置文件的要求，适用于数字逻辑电路，如FPGA、PLD、DSP和微处理器等。
• 可调节的斜坡速率、偏移和时间延迟：通过简单的外部配置，可实现不同的电源跟踪和排序模式。
• 集成远程感测开关：有效补偿外部MOSFET上的电压降，提高电源的稳定性和准确性。
• 故障输入/输出和状态输出：方便与其他设备进行通信和故障管理。

二、关键特性

1. 电源跟踪和排序功能

LTC2926能够处理多种电源上电配置文件，主要分为以下四种类型：

• 重合跟踪：确保两个电源之间的电位差在任何时候都不超过指定电压，防止双电源IC中的破坏性闩锁。例如，在某些应用中，要求两个电源在启动和关闭过程中以及稳态运行时同时上升和下降。
• 比例跟踪：电源按比例上升和下降，适用于对电源比例有特定要求的应用。
• 偏移跟踪：电源之间存在固定的电压偏移，可根据具体需求进行设置。
• 电源排序：一个电源在另一个电源之后启动，满足系统中不同模块的上电顺序要求。

2. 自动远程感测开关

LTC2926提供集成的远程感测开关，解决了控制电源斜坡的外部串联MOSFET中的电压降问题。开关在电源斜坡完成后闭合，允许电源模块补偿MOSFET上的I•R降。对于需要更多远程感测开关的应用，可将RSGATE引脚连接到额外的外部N沟道MOSFET的栅极。

3. 故障管理

FAULT引脚允许外部上游监控电路控制和与LTC2926通信。当FAULT引脚电压低于0.5V时，内部故障锁存器被设置，立即切断主电源和从电源，并打开远程感测开关。故障锁存器可通过将ON引脚电压降至0.5V以下或降低VCC引脚电压来复位。

4. 状态输出和电源良好超时

STATUS/PGI引脚作为状态输出，当MGATE、SGATE1和SGATE2引脚完全增强且远程感测开关闭合时，该引脚上升，指示电源已完全斜坡上升。电源良好超时电路可在电源斜坡未在规定时间内完成时切断电源，并设置故障锁存器。

三、电气特性

LTC2926的电气特性在不同的工作条件下有明确的规定，以下是一些关键参数：

• 电源电压：工作范围为2.9V至5.5V，输入电源欠压锁定（UVLO）在VCC上升时为2.2V至2.6V。
• 控制和I/O：ON引脚阈值电压为1.23V，具有75mV的滞后；FAULT引脚输入阈值电压为0.5V。
• 斜坡缓冲器：RAMPBUF引脚提供低阻抗缓冲版本的RAMP引脚信号，输出低电压为32mV至60mV，输出高电压为60mV至80mV。

四、引脚功能

LTC2926的引脚功能丰富，每个引脚都在电源跟踪和排序过程中发挥着重要作用：

• D1、S1、D2、S2：远程感测开关，用于补偿外部MOSFET上的电压降。
• FAULT：负逻辑故障输入/输出，用于故障管理。
• FB1、FB2：反馈控制输入/输出，连接到从电源的反馈节点。
• MGATE：主栅极驱动，用于控制外部N沟道MOSFET。
• ON：控制输入，用于启动和停止电源斜坡。
• PGTMR：电源良好定时器，通过外部电容设置电源良好超时延迟。
• RAMP：斜坡缓冲器输入，可连接到主斜坡信号。
• RAMPBUF：斜坡缓冲器输出，驱动跟踪引脚的电阻分压器。
• RSGATE：栅极驱动，用于内部和外部N沟道MOSFET远程感测开关。
• SGATE1、SGATE2：从栅极控制器，用于控制外部N沟道MOSFET。
• STATUS/PGI：状态输出/电源良好输入，用于与外部电路通信。
• TRACK1、TRACK2：跟踪控制输入，决定每个电源通道的跟踪配置文件。
• VCC：正电压电源，工作范围为2.9V至5.5V。

五、应用信息

1. 电源跟踪和排序的实现

LTC2926通过跟踪单元和栅极控制器单元的组合实现电源跟踪和排序。跟踪单元将TRACK引脚伺服在0.8V，FB引脚镜像TRACK引脚的电流。栅极控制器单元通过驱动外部N沟道MOSFET的栅极，将FB引脚伺服在0.8V，从而建立从电源的输出电压。

2. 控制斜坡上升和下降行为

当ON引脚为低电平时，远程感测开关打开，MGATE引脚拉低，主信号保持低电平。当ON引脚上升到1.23V以上时，主信号斜坡上升，从电源跟踪主信号。当ON引脚下降到1.16V以下时，远程感测开关打开，MGATE引脚拉低，主信号和从电源以相同的速率下降。

3. 可选的主电源MOSFET

可使用外部N沟道MOSFET来斜坡上升一个电源，该电源可作为主信号。MOSFET的栅极连接到MGATE引脚，源极连接到RAMP引脚。为了补偿主电源MOSFET上的电压降，可添加一个可选的外部远程感测开关。

4. 斜坡缓冲器的作用

RAMPBUF引脚提供RAMP引脚电压的缓冲版本，驱动跟踪引脚的电阻分压器。它在没有外部MOSFET时可提供高达3mA的电流，在有外部MOSFET的系统中也能防止跟踪单元的伺服机制将主输出驱动到0.8V。

5. 故障重试

如果将FAULT引脚连接到ON引脚，LTC2926在故障后会持续尝试斜坡上升电源。故障重试的行为取决于故障信号的来源和持续时间。

六、设计步骤

1. 三步设计程序

• 设置主信号的斜坡速率：根据所需的主斜坡信号的斜坡速率（每秒伏特）和MGATE上拉电流（标称值为10µA），计算MGATE引脚上的电容值。
• 选择反馈电阻：根据从电源电压和从负载，选择反馈电阻。反馈电阻应明显大于负载电阻，特别是当从电压接近地时。
• 求解跟踪电阻：根据所需的从电源斜坡速率、电压偏移或时间延迟，求解跟踪电阻。

2. 设计示例

通过几个具体的设计示例，如重合跟踪、比例跟踪、偏移跟踪和电源排序，展示了如何使用三步设计程序来确定组件值。

七、注意事项

1. 负载要求

弱电阻负载可能导致静态和动态跟踪误差。在电源快速下降时，负载必须能够吸收足够的电流以支持斜坡速率。当电源接近地时，负载必须能够吸收跟踪电流而不产生大的偏移电压。

2. 启动延迟

电源在施加输入电源时可能不会立即启动。确保ON引脚在所有电源源可用之前不启动斜坡上升，以避免启动延迟。

3. RAMP引脚钳位

RAMP引脚弱钳位到VCC引脚，当MGATE和RAMP连接在一起时，它们的引脚电压不会超过VCC + 1V。如果RAMP引脚由能够超过VCC的低阻抗源驱动，应包括一个串联电阻以限制电流。

4. 布局考虑

在PCB布局时，应将0.1µF旁路电容尽可能靠近LTC