如何利用EN脚设计出好电源?
摘要：“一切都是为了您的电源更加可靠!”对于带使能EN引脚的LDO ， 虽然我们都知道是用来开、关器件 ， 但是您知道如何灵活使用才能达到您想要的可靠电源的设计目标吗?阅读本文您将得到启发 ， 并能举一反三 。
1. 以ZL6205为例 ， 先简单介绍一下 。
致远微电子推出的ZL6205系列LDO ， 具有低压差(240mV@500mA) ， 较好的输出电压精度(±1%) ， 较大的负载电流特性 ， 同时集成欠压 ， 过流 ， 短路 ， 过温等保护功能 。同样ZL6205也带EN脚 ， 下文就以ZL6205为例 ， 结合ZL6205内部集成的快速放电电路 ， 举例说明EN脚在最常见的两种使能方式下对输出产生的不同效果 。
图1 ZL6205引脚信息
在了解EN脚不同使能方式之前 ， 有必要了解下ZL6205的一些电气特性 。表1为ZL6205数据手册里的部分电气参数 。VUVLO为ZL6205的欠压关断阈值电压 ， 小于这个电压值 ， 芯片处于关闭状态 ， REN为内部集成的下拉电阻 ， EN悬空时内部拉为低电平 。EN引脚为高电平使能引脚 ， 在推荐的工作电压范围内 ， VHI和VLO分别为可靠识别的高电平(≥1.8V)和低电平(≤0.4V) 。
表1 相关电气参数
但是表1中的VHI和VLO不是实际的使能电压阈值 ， 图2的曲线才是ZL6205的在不同输入电压下的实际使能电压阈值 ， 可以看到随着ZL6205输入电压的升高 ， 使能电压阈值会跟着升高 ， 但ZL6205的使能电压阈值的回滞电压很小 。例如ZL6205在VIN=4.2V的时候 ， VEN=1.2V是上电时的使能电压阈值 ， 也是掉电时的禁能电压阈值 。
图2 EN使能阈值与输入电压的关系
2. 方式一：直接上拉使能
图3为电源常见的使能方式 ， EN脚与VIN脚直接短接 。当ZL6205上电时 ， VEN始终VIN相等 ， 有时候VIN与EN脚间串联一个电阻(常见的数k到数十k) ， 但通常EN引脚的输入阻抗较大 ， ZL6205的REN的阻值为3MΩ ， 所以EN脚电压信号还是会与VIN基本保持一致 。
图3 直接上拉使能
按照上图的电路设计 ， ZL6205在轻载时上下电会得到图4这样的输入输出电压曲线 。这个电路的最大特点就是上下电过程中 ， 输出的开启和关闭完全由芯片固有的欠压阈值VUVLO(2.1V)控制 ， 而不受VEN(EN脚的逻辑阈值电压)控制 。各个时间段特点如表2所示 。上下电过程中输入电压越过VUVLO后均有一段输出跟随输入电压的阶段(t1~t2 ， t3~t4) ， 该电路比较适合输入电压较为稳定 ， 且对输出电压上下电速度要求不高的场合 。
表2 各段时间电压特征说明
图4 直接上拉使能输入输出电压曲线
3. 方式二：电阻分压使能
有时候需要VIN上升或者跌落到某一电压(不小于VUVLO)后 ， 才允许ZL6205启动输出电压或者关闭输出电压 ， 这样就需要图5这样的使能电路 。根据图2可知 ， ZL6205在VIN=2.2V~6.5V的输入电压范围内的使能电压阈值VEN=1.2V±0.3V ， 这样就可以通过电阻分压来设置ZL6205的上电时的启动电压(或掉电时的关闭电压) 。
图5 电阻分压使能
根据图5可以得到以下公式 。
VEN_SD：上电过程中期望的开启电压点(或者掉电过程中期望的关闭电压点) ， 该值需要大于VUVLO(2.1V) ， 小于VIN 。
VEN：VEN_SD电压对应的器件实际使能阈值(可以根据图2得到) ， 要求精度不高时 ， 可以统一按照1.2V来计算 。
例如 ， 对于常用的3.3V输出版本的ZL6205来说 ， 在电源上下电过程中 ， 希望达到一定的电压值 ， 例如3.6V ， 再开启或者关闭ZL6205 。那么这个3.6V就是需要设定的电压点VEN_SD 。根据图2可知 ， 输入电压为3.6V对应的VEN为1.15V 。代入上面的公式得R1：R2=2.13 ， 电阻R1和R2需要满足这个比例 ， 结合考虑功耗 ， 稳定性和EN输入阻抗 ， 推荐R1=100k ， R2 = 47k 。
按照上面设计 ， ZL6205上下电会得到图6这样的输入输出电压曲线 。对于常用的3.3V输出版本的ZL6205来说 ， 3.6V的VEN_SD能满足全负载范围的压差VDROP需要 。各个时间段特点如表3所示 。这个电路的最大特点就是上下电过程中 ， 输出的开启和关闭完全由设定的VEN_SD来控制 ， 而不受芯片的欠压阈值VUVLO(2.1V)控制 。当设置的VEN_SD大于稳态输出电压VOUT时 ， 上下电过程很快 ， 看起来几乎是一步到位 ， 而没有输出跟随输入电压的阶段 ， 在输入电压低于VEN_SD的阶段无论输入怎么波动都不会影响到输出 。所以该电路在输入电压上下电缓慢且不稳定的场合中使用 ， 输出可以获得更加快速且稳定的上下电效果 。
表3 各段时间电压特征说明
图6 电阻分压使能输入输出电压曲线
4. 其他使能的应用
【如何利用EN脚设计出好电源?】 对于电源来说 ， 利用EN脚控制输出的方式还有很多 。如图7所示 ， 该电路可以通过调整RC参数(R1和C4 ， R2和C8)来调整输出上下电时序 ， 也可以通过外部控制信号POWER_EN1和POWER_EN2来控制输出电压上下电时序 。图8则是利用第一路的输出VOUT1作为输入信号来控制第二路的输出VOUT2 。从而实现需要的上电时序 ， 这里由于篇幅限制 ， 更多的电源的应用电路和解决方案可访问广州立功科技官网 。
图7 输出电压时序应用电路一
图8 输出电压时序应用电路二
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