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半导体开放世界

电源时序与监控

Power Sequencing and Supervision（PG / POR / UVLO）也称 电源排序、power supervisor、Power Good、上电复位、欠压锁定、rail sequencing、brownout reset

电源时序与监控用门限、迟滞、时间窗、enable、Power Good和reset协调多电源的启动、运行故障与掉电，防止器件在未定义供电状态工作。

专深出处 2 份资料
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速览

约 1 分钟

多电源系统不能只规定“先后延时”。后一电源应在前一电源真正越过有效门限并保持稳定后启动；任何电源欠压、过压或超时都要触发规定的关断或复位。掉电顺序也可能与上电相反。

系统理解

约 2 分钟

SoC、FPGA、存储和模拟系统常含核心、I/O、模拟、PLL与存储多条电源。若I/O先于核心、输入先于供电或某轨掉电更快，ESD二极管和内部路径可能反向供电、锁存错误状态或损坏器件。时序要求必须来自各器件电源引脚和绝对最大额定，而非通用顺序。

sequencer控制各稳压器EN，supervisor用比较器监视门限并产生PG、reset或fault。迟滞防止门限附近抖动，去毛刺过滤短脉冲，timeout检测启动过慢；POR应在电源有效并满足保持时间后释放，故障时通常快速重新断言。

固定延时不等于闭环时序：温度、负载、软启动和电容会改变上升时间。可靠系统用前级PG或实测门限推进下一轨，同时定义上电、掉电、brownout、重试、锁存故障和人工复位策略。PG开漏输出还需正确上拉到始终有效的电源域。

验证应覆盖快慢斜率、非单调上升、短暂欠压、单轨卡死、输入掉电、重复上电和任意顺序故障，并同时记录所有轨、EN、PG、reset、时钟与启动日志。示波器通道地参考和采样窗口必须一致。

承接Buck、LDO、带隙与比较器，向后连接SoC/MCU/存储启动、复位、PDN、ATE、功能安全和现场可靠性。

公式提示

分压监控近似Vtrip=Vref(1+Rtop/Rbot)；真实门限还含基准误差、输入漏电、迟滞、噪声和电阻公差。

关键参数

关键参数
参数单位含义
上/下电顺序与轨间延时s定义多轨因果
UV/OV门限、迟滞与去毛刺V / V / s决定故障判定
EN、PG、POR/reset极性—连接稳压器与系统状态
rise/fall、timeout与软启动s限制动态窗口
重试、锁存、掉电与数据保持— / s定义故障响应

常见误区

  • 认为固定RC延时即可覆盖所有上电条件
  • 只规定上电顺序而忽略掉电和brownout
  • 电压越过一次门限就立即释放复位
  • 把PG当精密模拟测量值
  • 故障重试策略未定义却假设系统会自动恢复

工程深入

12 条结论 · 1 道例题

多轨风险

定义

电源时序规定多轨进入与退出有效状态的顺序

核心、I/O、模拟和存储电源必须按器件要求跨越门限并满足相对时间窗口。12

成立条件 以器件规范为准；上电掉电分别定义

机制

错误顺序会形成反向供电路径

未供电域的I/O或保护结构可能被已上电域注入电流，导致异常状态、过应力或锁存。12

成立条件 检查所有跨域信号；包含掉电过程

监控接口

定义

Supervisor根据门限产生PG、reset或fault

比较器监测电源，迟滞和去毛刺稳定判定，再向sequencer或处理器输出状态。12

成立条件 输出极性明确；监控电源自身有效

边界

Power Good不是精密电压测量

PG只说明内部门限与时间条件满足，误差、迟滞和传播延迟必须从器件规格读取。12

成立条件 门限误差已预算；不由PG推算精确电压

公式

0.5伏参考监控1.0伏门限可用等值分压

教学例说明分压门限只是理想值，真实设计还需误差与迟滞预算。12

Vtrip=Vref(1+Rtop/Rbot); Rtop=Rbot

Vtrip
监控门限，单位 V

成立条件 Vref=0.5 V；Vtrip=1.0 V；忽略输入漏电

例题：动手算一次教学假设，可复算

0.5 V比较基准监控1.0 V欠压门限，理想电阻比？

已知

  1. Vref=0.5 V
  2. Vtrip=1.0 V

步骤

  1. Rtop/Rbot=Vtrip/Vref−1=1，由分压关系求比值。
结果 Rtop:Rbot=1:1。

可选择同值电阻建立理想门限。

不能外推到 需再计入基准、比较器、漏电、电阻公差、噪声和迟滞。

闭环时序

边界

固定延时不能替代电压闭环确认

负载、软启动、温度和电容会改变上升时间，下一轨应由真实PG或门限推进。12

成立条件 允许的开环延时有充分最坏裕量；否则使用闭环

机制

Timeout识别电源卡死或上升过慢

EN发出后若电源未在窗口内达到PG，系统应进入关断、重试或锁存故障。12

成立条件 timeout大于最坏正常启动；故障策略已定义

复位与brownout

机制

POR在电源稳定后延迟释放复位

复位应在关键电源、时钟和保持时间满足后才解除，故障时通常快速断言。12

成立条件 复位极性与域明确；时钟启动条件明确

边界

只验证冷启动会漏掉brownout

短暂欠压、慢跌落和非单调恢复可能未完全掉电却破坏状态，需单独定义复位与数据处理。12

成立条件 扫欠压幅度和时间；覆盖重复上电

掉电与故障

机制

掉电顺序可能需要与上电相反

先关闭I/O或外设可避免在核心失效后继续驱动信号；具体顺序仍依器件规范。12

成立条件 考虑电容放电差异；跨域接口已隔离

边界

自动重试并非总是安全

短路、过热或数据写入期间反复启停可能扩大损害，需按故障类型选择重试或锁存。12

成立条件 故障分类可用；人工恢复路径明确

验证

关联

时序验证需同步记录所有轨和控制信号

单轨截图无法证明顺序，应同时捕获rail、EN、PG、reset、时钟和关键启动日志。12

成立条件 通道时间基准一致；覆盖最慢和最快斜率

出处

2 份资料 · 2 处引用
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