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硬件工程师都知道任何一个电子系统设计都离不开电源设计，随着电子系统实现的功能越来越多，电子系统对电源的需求也越来越复杂。电源需求的复杂度体现在电源电压档位更多，不同电压档位的上下电顺序也有要求了。
笔者通过一个FPGA小系统的上电延时控制案例，给大家介绍一种常见的分立器件搭建的上电延时控制电路方案。
FPGA小系统的的电源框图如下：
由框图可以看出FPGA 芯片的电源需求如下：
1）共需要5种电压档位的电源信号，分别是0.9V、1.1V、1.5V、2.5V及3.3V；
2）5种电压需要分3个电压轨进行时序控制，0.9V为第一电压轨优先上电，3.3V和2.5V为第二电压轨随后上电，1.1V和1.5V为第三电压轨最后上电；
3）5种电压信号的电流损耗都不超过3A。
由于5种电压信号的电流损耗都较低，选择[color=#2655a5 !important]LDO进行供电。
笔者在本次案例中，使用分立器件搭建上电延时控制电路的重要原因，是该方案成本低，无需软件手段进行调测，非常适合只有一个微控制芯片的小系统。利用电阻、电容及MOS管等无源器件在两端电压发生变化时，不会跟理想状态下一样，立刻发生改变，存在一个较为缓慢的充放电时间现象，延迟接入MOS管驱动电路的上电使能信号进入电源转换芯片使能管脚的时间，实现上电延迟的控制。
本次FPGA小系统的电源树设计框图如下：
由框图可以看到，前一级LDO输出电压信号的同时输出powergood信号，该信号经由MOS管驱动电路输出下一级电源的使能信号。这样逐级的进行上电延迟控制既简单，又便于后期电源部分调测及定位异常问题。MOS管驱动电路如下：
以上驱动电路中的MOS管选用的是central公司推出的[color=#2655a5 !important]CTLDM303N-M832DS器件，选择这个器件的原因如下：
1）CTLDM303N-M832DS芯片是2个MOS集成在一起IC芯片，在满足本方案MOS管驱动电路中使用2个MOS管的需求外，还可以节省布板空间，便于PCB走线，降低成本。
2）CTLDM303N-M832DS芯片的导通电压门限Vgsth最小值为0.6V，方便低电压powergood信号开启MOS管，同时这么低的导通门限电压值也能减小MOS管驱动电路自身的导通损耗，避免不必要的功耗浪费。
3）CTLDM303N-M832DS芯片的导通电阻Rds最大为0.078Ω（在Vgs为2.5V时），也可以减小导通损耗，符合电路节能优化的需求。
4）本次案例中的5种电压负载电流损耗预估最大值为2.7A，因此选择导通电流值Id为3.6A的CTLDM303N-M832DS芯片不仅满足系统电流损耗需求，并留有20%的余量外，避免选用Id值更大的器件带来的成本增加问题。
5）CTLDM303N-M832DS芯片工作温度范围为-55℃到150℃，宽泛工作温度范围可以保证设计电路低温环境下能正常启动，高温环境下也能正常工作。
这个MOS管驱动电路在保证了上电使能信号延迟一段时间进入LDO芯片的功能外，也满足了LDO正常工作的开启要求。
本次方案中选用的LDO芯片的使能管脚都是正逻辑，使能管脚需要接入高电平才能开始工作。当第一级LDO芯片正常工作后会输出高电平的powergood信号时，Q1导通，Q2的G端接入地信号，Q2关断，EN信号接入5V信号，第二级LDO芯片开始工作；当第一级LDO芯片异常工作后会输出低电平的powergood信号时，Q1关断，Q2的G端接入5V信号，Q2导通，EN信号接入地信号，第二级LDO芯片不工作。
通过以上分析，我们可以看到，本次的MOS管驱动电路在能保证一定的上电延迟控制功能的同时，还能保证各级电压轨道上的LDO芯片能正常开启工作，并在前级电压轨道异常工作状况下逐级断电。
综上可知，用分立器件实现上电延迟控制的方案虽然不能保证十分精准的上电延迟时间控制，但是对于各个电压轨道没有严格的延迟时间要求，只是对有先后顺序要求的小型系统而言。另外，这种方案成本低，物料风险小，易于调试及故障维修。
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