以FA為首，許多工業(yè)設(shè)備中使用了傳感器設(shè)備和傳感器內(nèi)置器件、裝置。由傳感器、MCU等邏輯電路及有線/無線通信構(gòu)成，要求小型、高可靠性。FA的各種單元/模塊、大樓/辦公室/家庭自動化和安全設(shè)備是同樣的構(gòu)成。

在此對包括工業(yè)設(shè)備IoT化，介紹針對小型化的解決方案。

解決方案概要

關(guān)于一級降壓DC/DC

在以產(chǎn)機(jī)傳感器為代表的12V、24V電源生產(chǎn)線上工作的工業(yè)設(shè)備像FA的各種單元/模塊、大樓/辦公室/家庭自動化及安全設(shè)備較多，這些設(shè)備正在進(jìn)行小型化和低消耗化。

電路框圖(a)是通過中高耐壓DC/DC直接提供MCU的電源電壓的情況。

如果輕載狀態(tài)長，則選擇PWM/PFM轉(zhuǎn)換(自動切換工作模式)型，如果無論負(fù)載狀態(tài)如何也想恒定工作頻率時則選擇PWM固定型。此外，對于如果電源生產(chǎn)線的布線長，或由于電機(jī)工作的引起12V/24V電源生產(chǎn)線的電壓大幅下降的用途，占空比100%的Pch開關(guān)型合適使用，因其即使在輸入電壓下降時也維持輸出電壓。

降壓DC/DC，18V工作

• XCL225: 線圈一體型 PWM

• XCL226: 線圈一體型 PWM/PFM

• XC9263: PWM

• XC9264: PWM/PF

降壓DC/DC，36V工作(46V額定值 ≦400ms)

• XCL230: 線圈一體型 PWM

• XCL231: 線圈一體型 PWM/PFM

• XC9267: PWM

• XC9268: PWM/PFM

此外，有時會將大容量電容器用于一級DC/DC的輸出。

這是因為次級側(cè)RF和電機(jī)等的峰值電流負(fù)載大，使用大電容可以抑制輸出電壓的變動。

如果已將大容量電容器用于這種一級DC/DC的輸出端，啟動時過大的沖擊電流會引起電源IC的保護(hù)功能因啟動，有時會無法正常啟動。

作為對策，需要通過PG(Power?Good)引腳和DC/DC軟啟動時間調(diào)整等，設(shè)定適當(dāng)?shù)膯有蛄小?/p>

關(guān)于用于傳感器的LDO及DC/DC

傳感器電源從MCU和傳感器所需電壓接近的電壓部位用穩(wěn)壓器進(jìn)行降壓拉提供。

高紋波抑制/低噪聲高速LDO適合作為傳感器電源。

此外，100kHz以上的噪聲重要的情況下，會有高頻噪聲低的低消耗型比高速型更適合的情況。

穩(wěn)壓器

• XC6233: 高速 200mA

• XC6223: 高速 300m

• XC6215: 低消耗

如果MCU和傳感器的電壓差大、要從一級降壓電源降壓時，DC/DC最適合而非穩(wěn)壓器。(電路框圖(b))

關(guān)于從Primary DC/DC降壓給MCU的DCDC(電路框圖(b)

從第一級降到公用電壓，再在第二級降到各所需電壓來供電的結(jié)構(gòu)，稱為“一級(Primary)電源”、“2級(Secondary)電源”。一級側(cè)與電路框圖(a)相同。

我們推薦超10萬種現(xiàn)貨元器件，一件也發(fā)貨，來唯樣商城購正品二級側(cè)MCU電源采用小型PWM/PFM DC/DC。

降壓DC/DC

• XCL222: 線圈一體型 PWM/PFM，1.2MHz/高效/低EMI

• XC9258: PWM/PFM, 高速瞬態(tài)響應(yīng)，6MHz型特別適合于瞬態(tài)響應(yīng)重要的用途，我們也準(zhǔn)備了帶引腳的封裝

• XC9282: PWM/PFM, 世界最小解決方案(3.52mm2)、低EMI

同樣的DC/DC也適合于傳感器，如果特別顧慮噪聲的頻率，我們推薦PWM固定型。

上述各PWM固定型

• XCL221, XC9257, XC928

用于監(jiān)視輸入電壓的RESET IC

這是用于監(jiān)視一級輸入電壓的傳感(VSEN)引腳分離型的電壓檢測器。

為了裝置的穩(wěn)定工作、防止誤動作、適當(dāng)?shù)膯由仙?停止下降序列是必要的。

VSEN引腳已使用分割電阻連接到一級側(cè)輸入電壓?？蓪?shí)現(xiàn)超過電壓檢測器的絕對最大電壓的電壓監(jiān)視。

在MCU可工作時需要電壓檢測器的輸出信號，電壓檢測器的輸入接一次電源側(cè)的輸出。RESETB輸出連接到MCU的I/O，通過MCU所監(jiān)視。

配合這個電壓檢測器，下側(cè)電路框圖的工作如下所示。

(說明示例 : 一級側(cè) VIN = 12V，初級側(cè)DCDC VOUT : 5V，電壓檢測器的檢測電壓 = 8V，解除電壓 = 8.4V (8V + 5%) )

輸入電壓接入時

DC12V啟動，初級側(cè)DC/DC啟動，輸出電壓達(dá)到5V時，PG = “H”。

隨之而來的是通過使次級側(cè)的CE =“H”，次級側(cè)DC/DC工作，并向MCU及傳感器供應(yīng)電壓。

輸入電壓超過解除電壓 = 8.4V時，RESETB == “H”，電壓檢測器將通知MCU輸入電壓正常。

電壓檢測器不監(jiān)視DC/DC輸出電壓，因此需要設(shè)定考慮DC/DC輸出電壓啟動時間來設(shè)置解除延遲時間。

輸入電壓下降/切斷時

輸入電壓低于檢測電壓8V時，RESETB =“L”，將通知MCU電壓下降。

MCU可根據(jù)該信號，在DC/DC輸出電壓下降前停止工作或執(zhí)行數(shù)據(jù)保存等。

追加細(xì)節(jié)方案

一級側(cè)DC/DC輸出電壓下降時，從5V開始下降后，PG信號會使2級DC/DC停止但此時MCU有可能停止時間不夠。

此時，可追加CR電路，增大一級側(cè)DC/DC的輸出電容從而延遲次級側(cè)DC/DC的CE降到“L”的時間。

此外，在2級側(cè)DC/DC的輸出線上另外追加一個電壓檢測器，可以不受前端VD解除延遲時間的影響來啟動MCU

這里給予更多優(yōu)點(diǎn)的是HYS(Hysteresis)外部調(diào)整和檢測延遲時間。

HYS(Hysteresis)外部調(diào)整

上述示例中，檢測/解除電壓 = 8V/8.4V，但檢測電壓我們想設(shè)為7V，以便即使在某種程度上電壓下降也能工作，解除電壓想設(shè)為9V，以便啟動時穩(wěn)定工作。

像這種7V/9.5V = +36%一樣的滯后寬度大的設(shè)定，一般的電壓檢測器無法設(shè)定。

具有HYS(Hysteresis)外部調(diào)整功能的電壓檢測器，可通過外部電阻設(shè)定任意的檢測電壓及解除電壓。

對電源生產(chǎn)線長而不穩(wěn)定的各種產(chǎn)機(jī)/安全設(shè)備等很有用。

檢測延遲時間設(shè)定

很多情況下，不想因短時間的電壓下降而使MCU停止，此時利用檢測延遲時間會有效。

電壓檢測器

• XC6118: Vense分離，Cd外置解除延遲

• XC6134: Vsense分離，HYS(Hysteresis)外部調(diào)整，Cd外置解除/檢測延遲

如上所述，可用小型DC/DC和電壓檢測器配置簡單而理想的電源。

以前長期使用了僅限穩(wěn)壓器的簡單結(jié)構(gòu)，但隨著小型化/高性能化，因消耗電流增加，發(fā)熱成為課題，已逐漸替換為DC/DC。

使用具有上述特點(diǎn)的電壓檢測器的解決方案更適合產(chǎn)機(jī)和醫(yī)療所需的安全性和正確工作的要求