DC-DC 带滞回功能的 EN 引脚上分压电阻的计算

概要：本文介绍了在 DC-DC 芯片中，为实现带滞回功能的使能控制（EN 引脚），如何通过外部电阻和内部恒流源的配合，实现开启和关闭阈值不同的电压控制机制，并给出相应电阻的计算公式。

1. 问题背景与基本构思

1.1 EN 引脚的基本功能

• 芯片的 EN（Enable）引脚具有一个开启阈值电压。
• 如果希望芯片在上电时自动使能输出，可将 EN 引脚直接连接到芯片的 VIN 引脚。

1.2 分压控制 EN 引脚

• 一般 LDO 芯片的 VIN 和 EN 电平相同，而 DC-DC 芯片不一定。

• 因此，可采用电阻分压的方式将 VIN 分压后接入 EN 引脚：

  

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2. 滞回功能及其实现原理

2.1 波动问题与滞回设计

• 问题：VIN 电压若波动，分压电压可能也波动，从而使 EN 电压处于开启阈值附近，导致芯片工作不稳定。

• 解决方案：某些芯片内部设置了比较器和恒流源，形成滞回机制：

  

2.2 滞回机制工作过程

定义如下变量：

• VEN：芯片开启所需的 EN 电压阈值
• VSTR：芯片从关闭状态刚好开启时对应的 VIN 电压
• VSTOP：芯片从开启状态刚好关闭时对应的 VIN 电压

工作流程如下：

1. 芯片未开启时，内部恒流源关闭，EN 电压由电阻 RH 和 RL 分压决定：

   [ I(R_H + R_L) = V_{IN} ]

2. 当 VIN 升高至一定值，使得 EN 电压 ≥ VEN，芯片开启。
   • 同时内部恒流源开启，从 EN 引脚抽取一个电流 Ihys。
   • 此时 VIN = VSTR，由以下公式表示：

   [ (I + I_{hys})R_H + IR_L = V_{STR} ]

   化简得：

   [ I(R_H + R_L) = V_{STR} - I_{hys}R_H ]

3. 当 VIN 下降，EN 引脚电压仍由相同分压网络决定，但由于 Ihys 存在，VIN 需进一步下降到 VSTOP 才能使 EN 电压 < VEN，从而芯片关闭。

   • 这个下降点即为：

   [ V_{STOP} = V_{STR} - I_{hys}R_H ]

   • 由此实现开启电压高于关闭电压的滞回功能。

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3. 电阻值的计算公式

为了实现上述滞回控制效果，需要根据芯片参数计算两个外接电阻 RH 和 RL：

• RH 计算公式：

  [ R_H = \frac{V_{STR} - V_{STOP}}{I_{hys}} ]

• RL 计算公式：

  [ R_L = R_H \cdot \left( \frac{V_{EN}}{V_{STR} - V_{EN}} \right) ]

通过上述公式，可根据芯片的起始电压、关闭电压和恒流源电流 Ihys 精确计算所需的电阻值，稳定控制芯片的启动与关闭过程。