【DigiKey探索之旅】我的直流输出电压为何是周期信号?

1. 背景简述

本文将分析一个实际PHY应用项目中存在的时序问题:该时序问题导致上电后,3.3V、3.3V-AQC、2.1V-AQC、1.2V-AQC和0.8V-AQC这几个电源本来应该是直流,却变成了类似于方波的周期信号。分析出root cause并给出了解决方法。
2. PHY芯片上电时序要求

图1:PHY芯片供电框图

图1所示,该PHY芯片对四个电源的上电时序要求,从低电压到高电压依次是:

0.8V-AQC => 1.2V-AQC => 2.1V-AQC => 3.3V-AQC

所以,基于上述时序要求,我们设计的电源为BUCK U1 ISL91127IR 输出3.3V作为母线电压;这里先说明,该芯片的过流保护阈值OCP = 4.5A。

使用U2 MP2154芯片从3.3V转换出0.8V-AQC电源;

使用U2(0.8V-AQC的电源良好PG(Power Good)信号来使能U3 MP1601芯片,从3.3V转换出1.2V-AQC;

使用U3(1.2V-AQC)的PG信号来使能U4 MP1601,从3.3V转换出2.1V-AQC;

使用U4(2.1V-AQC)的PG信号来使能由分立元件组成的LoadSwitch开关,从3.3V转换为3.3V-AQC。

注:MP2145是带PG信号的,实际电路中是需要上拉的;MP1601是不带PG信号的,图中U3/U4标示的PG仅做理解,实际上U3/U4的PG信号分别是电源输出1.2V-AQC/2.1V-AQC。

图2:分立元件组成的LoadSwitch

图2所示,是我们在图1中使用的的由分立元件组成的LoadSwitch,其中的阻容参数也是初次电路中使用的。

2. PHY芯片上电时序要求

图片

图1:PHY芯片供电框图

图1所示,该PHY芯片对四个电源的上电时序要求,从低电压到高电压依次是:0.8V-AQC => 1.2V-AQC => 2.1V-AQC => 3.3V-AQC

所以,基于上述时序要求,我们设计的电源为BUCK U1 ISL91127IR 输出3.3V作为母线电压;这里先说明,该芯片的过流保护阈值OCP = 4.5A。使用U2 MP2154芯片从3.3V转换出0.8V-AQC电源;使用U2(0.8V-AQC的电源良好PG(Power Good)信号来使能U3 MP1601芯片,从3.3V转换出1.2V-AQC;使用U3(1.2V-AQC)的PG信号来使能U4 MP1601,从3.3V转换出2.1V-AQC;使用U4(2.1V-AQC)的PG信号来使能由分立元件组成的LoadSwitch开关,从3.3V转换为3.3V-AQC。

注:MP2145是带PG信号的,实际电路中是需要上拉的;MP1601是不带PG信号的,图中U3/U4标示的PG仅做理解,实际上U3/U4的PG信号分别是电源输出1.2V-AQC/2.1V-AQC。

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图2:分立元件组成的LoadSwitch

图2所示,是我们在图1中使用的的由分立元件组成的LoadSwitch,其中的阻容参数也是初次电路中使用的。

2. PHY芯片上电时序要求

图1:PHY芯片供电框图

图1所示,该PHY芯片对四个电源的上电时序要求,从低电压到高电压依次是:

0.8V-AQC => 1.2V-AQC => 2.1V-AQC => 3.3V-AQC

所以,基于上述时序要求,我们设计的电源为BUCK U1 ISL91127IR 输出3.3V作为母线电压;这里先说明,该芯片的过流保护阈值OCP = 4.5A。

使用U2 MP2154芯片从3.3V转换出0.8V-AQC电源;

使用U2(0.8V-AQC的电源良好PG(Power Good)信号来使能U3 MP1601芯片,从3.3V转换出1.2V-AQC;

使用U3(1.2V-AQC)的PG信号来使能U4 MP1601,从3.3V转换出2.1V-AQC;

使用U4(2.1V-AQC)的PG信号来使能由分立元件组成的LoadSwitch开关,从3.3V转换为3.3V-AQC。

注:MP2145是带PG信号的,实际电路中是需要上拉的;MP1601是不带PG信号的,图中U3/U4标示的PG仅做理解,实际上U3/U4的PG信号分别是电源输出1.2V-AQC/2.1V-AQC。

图2:分立元件组成的LoadSwitch

图2所示,是我们在图1中使用的的由分立元件组成的LoadSwitch,其中的阻容参数也是初次电路中使用的。