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如何使用MAX6870芯片实现多电压系统的监视和排序
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MAX6870 六电压排序器 / 监视器为简化复杂设计提供了一个完全集成的方案。该款 EEPROM 配置器件在设置门限、输出结构和延时方面具有极大的灵活性。在大多数电子设备中，对系统电压进行监视是非常重要的，这样可保证处理器和其它 IC 在系统上电时被复位，还可以监测到电压的下降，从而把代码执行过程中出现问题的概率降到最小，避免存储器发生冲突或者系统工作不正常。在高端产品中，系统中各电源的上电顺序也很关键。正确的上电顺序可以避免闭锁（latch-up）现象的发生，从而防止系统出现问题而导致一些重要元件的损坏，如微控制器（µC）、DSP、ASIC 和微处理器（µP）等。通常要实现这里所说的正确加电次序和监视功能，往往需要一个或多个监控芯片。在以往的电子设备中，这些功能常常是借助上电复位电路和微处理器监控电路来实现的。近年来，随着系统电源电压种类的增多，实现上述功能所需的器件数目也越来越多，因此系统变得越来越复杂，成本也会提高，还会增大电路板面积。复杂系统的电压监视和上电次序控制监测电源电压最简单的方法就是通过上电复位电路（POR）或者电压检测电路。这些电路既可对单个电源电压进行检测，也可对多个电源电压进行检测。当被检测的电源加电后，电源电压超过 POR 电压门限之后要再过一段时间，POR 输出才发生变化，指示电源电压已经正常，这样就可使系统时钟稳定下来，同时保证在微处理器工作之前完成系统引导和初始化工作。 POR 电路和电压检测器也可用于电源上电次序的控制。把用来监视某个稳压器电压的 POR 电路的输出接到下一个稳压器的关断控制引脚（也就是链环起来），这样就会使一个稳压器工作正常后再经过一个设定的延迟，下一个电源才开始工作。当系统需要的电源电压的数目增加时，就需要用多个电压监视器和电压监控器对电压进行监视了。由于一个复杂系统通常可能需要 10 至 16 个电源电压，因此也就需要多个此类电压监控器件。采用多个监控电路时会遇到的问题采用多个监控电路也存在自身的问题。其中之一就是如何才能找到可满足不同门限电压要求的监视器件。尽管有多种标准电源电压的检测器件，如 3.3V、2.5V、1.8V、1.5V 和 1.2V，但是还有许多非标准电压也需要监视。对非标准电压的监视，可以采用外接电阻分压器的方法来设定监视门限电压。如果采用了这种方案，当系统电源电压变化时（例如为了降低功耗而降低 ASIC 内核工作电压；或者为提高 ASIC 的性能而增加 ASIC 内核电源电压），就不得不改变电阻分压器中电阻的阻值，才能适应这些新的电压。要想使检测电路具有这种灵活性，就需要外接电阻，当然电路板也就会随之变大，成本也会随之提高。选择正确的复位超时间隔时，也会出现同样的问题。当一个系统要求它的电源必须按照特定的顺序依次上电时，采用多个监控器电路还会遇到另外一个问题。对于具有多个电源的系统来说，若所有电源同时加电，上面提到的链环技术也许不能保证定时绝对满足要求。如果在开发过程中还需要对电源的上电顺序进行调整，那么监控器电路也就不得不随之进行相应的改变，这将是非常麻烦的。当这些大系统采用“银盒”电源或者“砖型”电源时，还会出现其它的顺序上电问题。采用“银盒”电源或者“砖型”电源会简化电源的设计，但是当要求电源按照特定顺序依次上电时，就会遇到一些问题。例如可提供多种电压的砖型电源可能只有一个使能控制引脚，在该引脚的控制下，砖型电源的所有电源输出会同时打开或同时关闭。采用有多个使能（或关断）输入的砖型电源可以解决这个问题。然而，如果多个 IC 共用同一个电源（如 3.3V I/O 逻辑电路电源和 1.8V 内核电源），那么这两个 IC 的电源要求彼此之间就有可能相互冲突，一个器件也许要求内核电源要在 I/O 电源之前，而另外一个 IC 的要求可能正好相反。以上问题可以通过外接开关（如 MOSFET）来解决。在小功率产品中，可采用 p 沟道 MOSFET。通常 p 沟道 MOSFET 比 n 沟道 MOSFET 要贵一些，但是使用简单。由于 n 沟道 MOSFET 的导通电阻更低，可以减小开关两端的电压降，故适合于大电流产品，也可用于给工作电压非常低的内核供电。但是，要想充分发挥 n 沟道 MOSFET 的开关性能，电源电压还要足够高，这样才能为栅极－源极提供适当的电压。系统中如果没有这样较高的电源电压，可采用电源排序器 MAX6819/MAX6820 来控制顺序上电过程，其内部的电荷泵可以保证栅极－源极之间的电压为 5V。这个压降对一些系统来说是太高了，因此电路板设计人员有时就干脆将稳压器数目翻番，以避免出现上电顺序方面的问题。当电源电压的数目增加时，可使用多个 MAX6819/MAX6820 配合工作以实现电源管理任务。当使用多个 POR 电路时，这些上电顺序控制电路可以采用链环的方式。然而当需要的电源电压很多时，这种方案需要的分立 IC 就太多，增加了系统总成本，还浪费了板面空间。
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FUPINGXIAN
2020-11-25
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