电源启动顺序控制不仅能够解决避免双载子集成电路在开关机过程中死锁（Latch-up）效应的问题，同时也成为目前需要多重系统电压或在输出入与核心使用不同电压电路设计中必须考虑的因素，本文将介绍新组件功能，同时提供能够在开关机过程中达成特定周期的各种不同设计方式。

有许多应用需要在电源的开关过程中控制它的顺序，对需要使用双极电源电压运作的旧型组件，如DG410开关而言，需要先加上电压值最高的正电压、接着是逻辑电压、然后才是负电压，如果违反这项规则，那么可能就会造成半导体内部的死锁情况。由于外部用来避免死锁效应的遮蔽二极管可以限制被允许的模拟输入电压范围，因此较常见的作法就是控制电源电压加入以及由芯片移除的顺序。

DSP与其它多重电压的微处理器通常要求输出入接脚的电压，必须要比核心电压更早出现，反之亦然。其它需要顺序控制的应用，还包括内含第二个控制器的电路板，如主CPU外的图形控制器等，为了避免未经控制的输出出现在图形显示器上，CPU必须要在图形控制器接收到电源前先行运转，或者离开重置状态。

简单的RC方式

控制电源顺序的简单方式是在它们之间的线路上加入连接到地电位或电源的串行电阻与电容来造成延迟效果，此一作法使每条线路只需二颗离散组件，如(图一)所示，这项技术有其缺点，例如仅可以使用在信号延迟而不适合作为电源延迟之用。

《图一 在电源上加入RC延迟进行电源顺序控制》

延迟的时间依电源的上升时间而定，值得注意的是，采用RC的方式不适合作为与5V主要电源独立的3.3V电源电压延迟之用，因为在加入延迟后的3.3V电源还是可能会先到达，而5V电源电压在这时可能尚未完成启动，因此并无法避免3.3V的电压被加到组件上。虽然如此，这个方式还是可以应用在3.3V电压是从5V电压取得的情况下，但是还是必须考虑电阻上的功率耗损。另一方面，在关闭电源的过程中，经延迟的电源电压会比先加上的电源电压停留在负载上更久的时间。

透过RC、比较器与MOSFET驱动器的电源顺序控制

避免其中一电源比另一个更早到达的方法是监测主要电源，以确保它在第二个电源启动之前先行启动并到达特定位准，(图二)为采用这项作法的系统，其中电源稳压器位于远程的电源，因此无法取得控制。

《图二 透过RC、比较器与MOSFET驱动线路的电源顺序控制》

Vcc1在Vcc2启动之前所需到达的位准由比较器负输入端的参考电压决定，另一个输入端上的RC电路组合会为触发线路加上延迟，其中N信道的MOSFET开关可以确保在电源关闭或Vcc1还未达到特定电压时不会有电流流经Vcc2。为了能够完全强化MOSFET开关，加入一个比Vcc2大上数伏特的驱动器产生闸源极电压（VGS），最简单的驱动线路是将Vcc2电压倍增的充电泵（Charge Pump），同时透过比较器经由充电泵的关闭接脚来控制开关的动作。

该作法同时可以确保Vcc2在Vcc1不存在时处于关闭状态，但时序的控制还是由Vcc1的上升时间来决定，而这可能是设计者无法控制。另一方面，这样的安排也会造成Vcc2在Vcc1不存在时有短暂时间的出现，主要由RC组合与Vcc1的下降时间决定，此作法另一缺点是至少需要五颗组件才能达成这个功能。

尝试使用P信道MOSFET来节省MOSFET驱动线路则会带来以下问题：

第一步的改善

以上的电路可以透过标准的重制芯片升级，以达到使用更少外加组件的效果。如(图三)所示，可用的选择包括内含电压参考、比较器、固定时间延迟、重置功能的MAX809以及临界点与重置时间皆可调整的MAX6301，其主要的优点是获得不受电源电压上升与下降时间影响与精确的可调时序，同时Vcc2也会在Vcc1低于某特定临界点时立即关闭，因此在Vcc1不存在时Vcc2就永远不会出现。

《图三 采用重置芯片、驱动线路与MOSFET的电源顺序控制》

采用电源稳压器的顺序控制

许多升压与降压稳压器都包含一个可作为电源顺序控制的关闭接脚。首先必须检查目标组件是否完全关闭，或者输入电压是否仍在输出电压上出现，如同现有许多升压稳压器一样，透过选用合适的稳压器，只需在该稳压器上的关闭输入上加上一个RC电路就可达成预期顺序控制，如(图四)所示，RC延迟可以确保Vcc1会在Vcc2之前出现，而对上述所提的另一个RC电路来说，Vcc2的延迟时间亦由Vcc1的上升时间控制，因此电源关闭过程中Vcc2的存在时间可能会比Vcc1还长。

《图四 采用电源稳压器的RC电源顺序控制》

为了达到更佳的可靠度，内建延迟电路的重置芯片可以用来控制电源稳压器的关闭接脚，如(图五)所示，该做法优点包括可确定时序行为、可控制电源关闭过程以及确保Vcc2会在Vcc1之前关闭。

《图五 采用电源稳压器的重置顺序控制》

专用组件

只要几颗外加组件，MAX6819或MAX6820就可以提供电路板上控制各个不同电源线路启动顺序的简单方法，除监控主电源电压外，这些组件还能够透过外加的N信道MOSFET开关来控制第二个电源电压的开启与关闭，如(图六)所示，此电路的动作和前述改善方法类似却更简单，VGS=5.5V的稳压充电泵MOSFET驱动电路以及所需的电容将都一起整合到该型SOT23包装组件中。

《图六 采用MAX6819的电源顺序控制》

顺序控制电路可以确保MOSFET所需的VGS永远最低，可以将MOSFET上的耗损降到最低，并得到较低的汲源极阻抗（RDS(ON)）。MAX6819具有当生产时已设定的200ms延迟时间，并会在主电压超过设定临界点后与充电泵启动以推动外部MOSFET开关前发生；MAX6819同时提供有一个可以遮蔽内部线路，并关闭或启动外部MOSFET开关的启动（Enable）输入接脚，而MAX6820则可以让用户透过一个小型组件外加电容调整延迟时间，只要有一个电源电压高于2.125V，不论是Vcc1或Vcc2都可作为主要电源，然后用来启动第二电源的开关。

由于某些系统需要超过二个以上电源的顺序控制，因此MAX6819与MAX6820都支持雏菊炼键（daisy chaining）的连接方式，如(图七)所示，所有前端的电源开关将会在前端电源尚未达到适合的工作电压以及相对延迟时间还未结束前，保持关闭状态。

《图七 三种不同电压电源的顺序控制》

重置顺序控制

假设需要控制的是重置时序而非电源顺序，其所需要是一个重置顺序控制线路，此需求在主控CPU必须在附属CPU或背板ASIC前开始运作之情况下产生，所需的顺序控制可以透过将二个或多个重置芯片串接方式来达成，例如，包含手动重置输入（MR， Manual Reset input）的MAX812，当第一个电源电压启动，同时第一个重置芯片将重置输出拉到高电位时，第二个芯片的手动重置输入被放开，然后内部的定时器开始计时，在延迟时间经过之后，第二个重置输出就会被放开。

新推出的MAX6391/MAX6392内建顺序控制输出双电压uP监控线路单芯片产品除具有相同的功能外，还可以提供额外的弹性，如(图八)所示，这些SOT23-8组件可以监测包括主要与附属的二个电源电压，同时提供二个固定或可调时间的重置输出，其中两个重置输出会在主要电源电压降到或尚未达到工作电压时启动，只要主要重置功能在启动状态，那么附属重置输出就无法解除，在电源启动与关闭过程中，具有顺序控制的重置输出可以确保附属组件永远不会在主要组件启动前运作，附属组件的临界电压与计时时间也可以透过数颗外加组件来加以调整。

结论

电源启动顺序控制并不是一个复杂的功能，但却能为电源控制带来更符合不同产品需求的表现，本文提供的是几个简易的方法，提供工程师在设计相关电路时，电路布局与功能需求的参考。

（作者任职于Maxim Integrated Products）

《图八 采用MAX6391/MAX6392的重置顺序控制》