CN110174570B - 一种解决vr在欠压保护时输出电压出现振荡的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的方法和系统。该方法获取芯片在欠压保护时的VCC的电平范围、使能信号被判定为低电平的阈值和使能信号被判定为高电平的阈值；设定保护电压值，使输入电压下降到保护电压值时，使能信号的电压为低电平的阈值，继续降低输入电压，则使能信号的电压稳定在低电平，输出关断；反向增大输入电压值至使能信号的电压大于高电平的阈值，处于稳定的高电平状态。基于本方法还提出了系统，本发明通过调整使能端电平的方式起到欠压保护的功能避免了由输入输出压差太低造成的欠压保护时输出振荡问题，为芯片的选型提供参考，在不替换芯片的条件下通过其他方式起到同等欠压保护的目的。
Description
技术领域
本发明属于服务器电源的技术领域，特别涉及一种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的方法和系统。
背景技术
服务器主板和其他板卡在开发阶段需要量测试VR的欠压保护功能，分析VR在输入电压过低时可否有效实现输出保护的功能。正常情况下当VR的输入电压信号低于欠压保护设定值时芯片应关闭输出，当输入电压信号高于设定值时芯片能够有效输出。然而在实际中某些电源芯片在进行欠压保护测试时会出现输出振荡的情况，该振荡的存在会对后续电路产生不良影响。
在现有技术中，进行VR的欠压保护测试时，需要进行的操作为：第一，首先将芯片的VCC、EN、POWERGOOG、VOUT四个信号用飞线引出与单端探棒连接，并将输出电容两端接导线与负载仪相连。第二，将电路的输入端与前端断开，例如将输入电感的后端抬起，在后端焊盘上焊接合适的导线与DC Power Supply相连并设置合适的输入电压。第三，给电路上电，用负载仪拉载30％Load，设置示波器PG通道下降沿触发。第四，缓慢调低DC PowerSupply输出电压，至波形触发。卡取PG下降时，对应的输入电压值，保存波形。第五，去掉负载仪上的负载，改示波器触发为上升沿，缓慢调高supply电压，至波形触发，卡取PG上升时对应的输入电压，保存波形。
如图1所示为现有技术中采用MPQ8632芯片实现5V到3.3V电源转换的原理图，进行欠压保护测试，由芯片datasheet可知该芯片在VCC电压处于3.3V-4.3V范围时会进行欠压保护。在进行上述电源的欠压保护测试时，如图2所示为现在技术中输出电压为3.3V时欠压保护测试掉电波形图。VCC电压随着输入电压的降低逐渐减小，当VCC电压到达保护阈值附近时输出电压会出现振荡。如图3所示为现有技术中输出电压为3.3V时欠压保护测试上电波形图。当逐渐增大VCC到保护阈值附近时输出电压信号同样会出现振荡情况。
发明内容
本发明提出了一种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的方法和系统，解决了VR在欠压保护时输出电压信号振荡问题。
为了实现上述目的，本发明提出的一种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的方法，包括以下步骤：
S1：获取芯片在进行欠压保护时的VCC的电平范围、使能信号被判定为低电平的阈值和使能信号被判定为高电平的阈值；
S2：设定保护电压值，使输入电压下降到保护电压值时，使能信号的电压为低电平的阈值，继续降低输入电压，则使能信号的电压稳定在低电平，输出关断；
S3：设定反向电压值，反向增大输入电压值至使能信号的电压大于高电平的阈值，处于稳定的高电平状态，此时芯片正常输出电压。
进一步的，所述芯片为MPQ863x系列芯片。
进一步的，步骤S1的方法为：在datasheet中查找芯片在进行欠压保护时的VCC的电平范围、使能信号被判定为低电平的阈值和使能信号被判定为高电平的阈值。
进一步的，所述使能信号与芯片连接的电路为输入电压端连接第一分压电阻的一端，所述第一分压电阻的另外一端第一路通过第二分压电阻接地，第二路通过电容接地，第三路连接芯片的EN引脚。
进一步的，所述保护电压值大于芯片在进行欠压保护时的VCC的电平范围的最大值，且小于
进一步的，所述第二分压电阻的计算方法为，
其中，所述第一分压电阻的阻值在使能信号与芯片连接的电路中为确定值。
进一步的，所述设定反向电压值，使反向增大输入电压值至使能信号的电压大于高电平的阈值，反向输入电压值的计算方法为
一种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的系统，包括获取模块、第一设定模块和第二设定模块；
所述获取模块用于获取芯片在进行欠压保护时的VCC的电平范围、使能信号被判定为低电平的阈值和使能信号被判定为高电平的阈值；
所述第一设定模块用于设定保护电压值，使输入电压下降到保护电压值时，使能信号的电压为低电平的阈值，继续降低输入电压，则使能信号的电压稳定在低电平，输出关断；
所述第二设定模块用于设定反向电压值，反向增大输入电压值至使能信号的电压大于高电平的阈值，处于稳定的高电平状态，此时芯片正常输出电压。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明实施例提出了一种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的方法和系统。在datasheet中查找，获取芯片在进行欠压保护时的VCC的电平范围、使能信号被判定为低电平的阈值和使能信号被判定为高电平的阈值；设定保护电压值，使输入电压下降到保护电压值时，使能信号的电压为低电平的阈值，继续降低输入电压，则使能信号的电压稳定在低电平，输出关断；设定反向电压值，反向增大输入电压值至使能信号的电压大于高电平的阈值，处于稳定的高电平状态，此时芯片正常输出电压。本发明针对MPQ863x系列芯片存在的在欠压保护时出现振荡的问题，通过调整enable电平的方式起到欠压保护的功能避免了由输入输出压差太低造成的欠压保护时输出振荡问题，一方面可以为芯片的选型提供参考，另一方面当出现由芯片自身原因导致欠压保护输出振荡情况时可在不替换芯片的条件下，通过其他方式起到同等欠压保护的目的，可大幅度减少修正问题的工作量缩短研发周期。
附图说明
附图1是现有技术中采用MPQ8632芯片实现5V到3.3V电源转换的原理图；
附图2是现在技术中输出电压为3.3V时欠压保护测试掉电波形图；
附图3是现有技术中输出电压为3.3V时欠压保护测试上电波形图；
附图4是本发明实施例1提出的一种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的方法流程图；
附图5是本发明实施例1中采用MPQ8632芯片实现5V到1.2V电源转换的原理图；
附图6是本发明中实施例1输出电压为1.2V时欠压保护测试掉电波形图；
附图7是本发明中实施例1输出电压为1.2V时欠压保护测试上电波形图；
附图8是本发明中实施例1中一种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的改造后的原理图；
附图9是本发明实施例1提出的种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的系统示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
本发明实施例1提出了一种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的方法和系统。如图5为本发明中采用MPQ8632芯片实现5V到1.2V电源转换的原理图。电路包括输入电压模块、使能信号模块、电压输出模块和POWERGOOD信号模块；输入电压模块分别与芯片的VIN、VIN1和FREQ引脚相连；使能信号模块通过分压电阻与芯片的EN引脚相连；电压输出模块与芯片的VCC引脚相连；POWERGOOD信号模块与芯片的PG引脚相连。
如图6是本发明中输出电压为1.2V时欠压保护测试掉电波形图；如图7是本发明中输出电压为1.2V时欠压保护测试上电波形图。输出电压在VCC保护阈值附近并没有出现振荡情况，将本发明和现有技术中附图1、附图2和附图3相对比可知在5V转3.3V电路进行欠压保护测试时出现振荡是由于在保护临界点处输入信号与输出信号之间的压差太小导致。因为MPQ8632属于DC/DC电源芯片，采用脉冲宽度调制方式实现对输出电压的控制，当输入信号与输出信号之间的压差太小时为了满足输出电压稳定的要求则需要控制信号的占空比增大，且VCC为开关管的开通和关断提供驱动电压，占空比太高且在VCC电压较低的情况下芯片的工作将不够稳定造成输出振荡。因此在进行电源转换设计时若使用芯片本身的功能实现欠压保护则需要选取输入信号的保护值与输出电压值之间有较大的压差的芯片以实现稳定保护。由于该芯片的外围电路设计已经完成，如果选用新的电源芯片来进行替代将会浪费大量的时间，芯片VCC的保护阈值电压范围固定，若仍采用该电源芯片输出3.3V电压则需要采用其他方式以避免出现欠压保护输出振荡情况。由datasheet可知当enable电平信号低于1.1V时被判定为低电平，当enable电平信号高于1.5V时被判定为高电平，而芯片只有在enable处于高电平状态下才可以正常工作，因此可通过控制enable电平信号实现欠压保护功能。
本发明提出了一种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的方法，如图4是一种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的方法流程图。
获取芯片在进行欠压保护时的VCC的电平范围、使能信号被判定为低电平的阈值和使能信号被判定为高电平的阈值；
设定保护电压值，使输入电压下降到保护电压值时，使能信号的电压为低电平的阈值，继续降低输入电压，则使能信号的电压稳定在低电平，输出关断；
设定反向电压值，反向增大输入电压值至使能信号的电压大于高电平的阈值，处于稳定的高电平状态，此时芯片正常输出电压。
由datasheet可知该芯片进行欠压保护时VCC的电平范围为3.3V-4.3V，触发欠压保护的阈值电压要高于4.3V以防止由VCC电平触发保护造成振荡，设定保护电压的值大于VCC的电平范围的最大值，且小于
在本发明设计中若要实现欠压保护功能中反向增大电压信号至enable信号高于1.5V芯片正常输出的临界条件是：电压反向增大到12V时enable恰好为1.5V则按照比例关系当enable为1.1V时，输入电压为12*1.1/1.5＝8.8V因此可以判定保护电压值不能高于8.8V。
本发明选取4.5V作为保护电压即在输入降到4.5V时enable信号为1.1V，此时继续降低输入则enable稳定在低电平状态，输出关断。当反向增大输入电压信号时至enable信号高于1.5V时处于稳定的高电平状态，此时芯片可正常输出电压，从而实现欠压保护功能。
如图8是本发明中实施例1中解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的改造后的原理图。enable信号采用输入信号分压所得使得enable信号可以随Vin的变化而变化，当enable信号由1.1V变化到1.5V时，输入需要由4.5V变换到6.13V，若采用5V输入电压则无法满足要求，改进后原理如图8所示用12V作为输入电压，其中第二分压电阻的计算方法为，
其中，第一分压电阻的阻值在使能信号与芯片连接的电路中为确定值，在本技术方案中，第一分压电阻的阻值为10KΩ。本发明中不改变R2294的阻值通过调整R2295的大小实现调整的目的，由于系统要求在VCC为4.5V时enable信号的电压值为1.1V，因此：
可以得到R2295＝3.2k
当R2294＝10k，R2295＝3.2k,enable为1.5v时，由公式：
可以得到u＝6.2v，即当输入大于6.2v时可以稳定输出高电平状态。
在芯片正常工作时enable电平为2.9V为高电平满足稳定触发的条件且没有超过芯片enable引脚所能承受的最大电压6V，当输入降到4.5V时enable电压等于1.09V为低电平输出关断，当输入升高到6.2V时enable电压等于1.5V为高电平可有效输出，因此实现了欠压保护功能并可有效防止输出振荡。
建议在前期进行原理图设计时需要选取欠压保护电压阈值与输出电压压差较大的芯片以实现稳定的保护功能。
基于本发明提出的一种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的方法，还提出了一种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的系统；如图9为一种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的系统，包括获取模块、第一设定模块和第二设定模块；
获取模块用于获取芯片在进行欠压保护时的VCC的电平范围、使能信号被判定为低电平的阈值和使能信号被判定为高电平的阈值；
第一设定模块用于设定保护电压值，使输入电压下降到保护电压值时，使能信号的电压为低电平的阈值，继续降低输入电压，则使能信号的电压稳定在低电平，输出关断；
第二设定模块用于设定反向电压值，反向增大输入电压值至使能信号的电压大于高电平的阈值，处于稳定的高电平状态，此时芯片正常输出电压。
以上内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取芯片在进行欠压保护时的VCC的电平范围、使能信号被判定为低电平的阈值和使能信号被判定为高电平的阈值；
S2：设定保护电压值，使输入电压下降到保护电压值时，使能信号的电压为低电平的阈值，继续降低输入电压，则使能信号的电压稳定在低电平，输出关断；所述保护电压值大于芯片在进行欠压保护时的VCC的电平范围的最大值，且小于
S3：设定反向电压值，反向增大输入电压值至使能信号的电压大于高电平的阈值，处于稳定的高电平状态，此时芯片正常输出电压；所述设定反向电压值，使反向增大输入电压值至使能信号的电压大于高电平的阈值，反向电压值的计算方法为
2.根据权利要求1所述的一种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的方法，其特征在于，所述芯片为MPQ863x系列芯片。
3.根据权利要求1或2所述的一种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的方法，其特征在于，步骤S1的方法为：在datasheet中查找芯片在进行欠压保护时的VCC的电平范围、使能信号被判定为低电平的阈值和使能信号被判定为高电平的阈值。
4.根据权利要求2所述的一种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的方法，其特征在于，所述使能信号与芯片连接的电路为输入电压端连接第一分压电阻的一端，所述第一分压电阻的另外一端第一路通过第二分压电阻接地，第二路通过电容接地，第三路连接芯片的EN引脚。
5.根据权利要求4所述的一种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的方法，其特征在于，所述第二分压电阻的的计算方法为，
其中，所述第一分压电阻的阻值在使能信号与芯片连接的电路中为确定值。
6.一种解决VR在欠压保护时输出电压出现振荡的系统，其特征在于，包括获取模块、第一设定模块和第二设定模块；
所述获取模块用于获取芯片在进行欠压保护时的VCC的电平范围、使能信号被判定为低电平的阈值和使能信号被判定为高电平的阈值；
所述第一设定模块用于设定保护电压值，使输入电压下降到保护电压值时，使能信号的电压为低电平的阈值，继续降低输入电压，则使能信号的电压稳定在低电平，输出关断；
所述第二设定模块用于设定反向电压值，反向增大输入电压值至使能信号的电压大于高电平的阈值，处于稳定的高电平状态，此时芯片正常输出电压。
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