基于ZL6205的快速放电电路EN脚应用

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。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