电压监控器IC的来龙去脉

最近有人问我，什么样的应用需要电压监控器？一个愚蠢的问题。所有应用都需要一个主管。当然，任何带有处理器的设计——这几乎是所有设计。当该处理器的电源低于规格时，该处理器可能会开始非常奇怪地运行。所有工程师都憎恶由此导致的灾难性设计失败的想法，在某些情况下，这可能是一个严重的安全问题。

即使设计没有MCU，EE也不希望他们的电路在电源下垂但不会消失时陷入愚蠢的状态。想想看，我们人类应该有一个电压监控器。

这些设备有许多不同的功能值得研究。贸泽列出了15，789个“监控电路”，安富利在其目录中提供了16，904个。但不要害怕，这些数字被同一基本设备的许多版本大大夸大了。有几个重要的变化需要考虑。

那么，我们寻找什么规格？

要考虑的第一个规格可能是通道数。对于许多便携式或物联网设计，单个电源只需要一个通道。另一方面，有12个通道的单芯片。甚至还有监控 32 个电源轨的——用于什么应用，我真的无法想象。这些多通道IC有的具有单个复位输出，有些则具有每个通道的输出。

如果设计有两个电源轨，最好使用两个单通道器件。它们价格低廉，极小，可以大大简化PCB布局，这也将最大限度地减少长走线的噪声拾取。另一方面，如果电源电路在布局中彼此相邻，则双、三或四监控器将是最有效的。

最明显的规格是复位电压或阈值。这取决于标称电源电压减去电源容差（通常为 5% 或 10%），再加上监控器容差和一个小的保护带。因此，降至其3%容差的3.5V电源电压为3.135V。如果主管的准确率为 ±1%，我们将添加它，然后放入 1% 的保护带。然后复位将为3.07V标称值。重要的是要进行测试，以确保设计中的每个器件在这种低电压下都能正常工作。

监控器的阈值电压低至 0.4V。在这些低电压下，必须特别小心以避免耦合噪声问题。噪声可以从相邻变压器或RF电路或外部源耦合到PCB走线中。

许多监控器在出厂时已设置，并通过部件号后缀提供大量跳闸阈值电压。例如，单通道MAX16140提供32.1V至70.3V的25种选择。一些主管是可调的或可调整的。设定点精度是一个关键指标。MAX16140在室温下的精度为±1%，在-1°至5°C范围内具有±40.125%的精度。 有些设备差到3.5%。

要考虑的操作功能

对于所有这些器件，通常，当监控器输入端的监控电压低于工厂调整的阈值时，将置位复位输出。在输入电压返回阈值以上后，复位将维持一个可指定的最小超时周期。此延迟超时通常约为 200ms，但范围为 5μs 至 2s 或更长时间。此超时将因故障条件和系统上电期间发生。

例如，单通道MAX16140具有超时延迟周期器件号选项，用于217μs至2，000ms的0个值。该芯片采用微型 78.0mm x 78.0mm x 5.4mm 370 焊球 WLP 封装。该器件的一大优势是其极低的电源电流，非常适合电池供电设计。标称电源电流仅为<>na。它还具有去抖动复位按钮输入，可设置为低电平有效或高电平或边沿触发。

在大多数监控器上，可以选择输出类型。我更喜欢高电平有效、漏极开路输出，该输出将连接到MCU复位输入上的上拉电阻。可以在许多监控器IC中选择推挽式或漏极开路输出配置。

其他监控选项

另一个示例IC是 MAX16134三路窗口电压监控器，可监视欠压和过压情况（图2）。它具有三个独立的集电极开路输出，并在整个温度范围内具有±1%的阈值精度。该芯片的 SOT23-8 封装占用空间很小，提供三种受监控电源电压的 17 种组合。

图2.MAX16132/33/34/35电压监控器的简化框图

其中许多IC提供硬件看门狗定时器，通常由MCU的一个输出位控制。MAX16155就是一个很好的例子。这款单通道 IC 提供看门狗和超低功耗，典型值仅为 400na（-900ºC 至 40ºC 范围内最大值为 125na），工作电源范围为 1.2V 至 5.5V。它还具有一个逻辑输入，将禁用看门狗功能。IC的阈值精度为±2.5%。

某些应用需要对外部RAM的电池备份支持，以便在发生掉电时，RAM数据在MCU复位时受到保护。MAX6364就是一个例子（图3）。当V时，芯片的复位输出变为高电平抄送 低于复位阈值，在 V 后至少持续 150ms抄送 升至 V 以上千.并且，当 V抄送 低于复位阈值，BATT 输入连接到 OUT 为存储器供电——只要 VBATT 至少比 V 大 20mV抄送.输出电流可以是20mA连续的。

图3.带备用电池的低功耗监控电路。

更复杂的处理器/MCU，以及具有Wi-Fi/网络的处理器/MCU，通常需要在上电时对电源轨进行精确排序。使用MAX16042三路排序/监控芯片等 IC可以轻松实现，该芯片具有独立的漏极开路输出和推挽复位输出。它将使一个接一个电源在上电期间有时间延迟，并在低于其阈值时禁用所有电源。电源控制可通过 DC/DC 转换器上的使能引脚或与三个电源中的两个串联的功率 MOSFET 完成。

电压监控器种类繁多可能令人望而生畏，但工程师不应被吓倒。了解几个关键方面将使您走上这些极其重要的设备的正确轨道。

审核编辑：郭婷