低功耗、可调节的 UV 和 OV 监测器 ADCMP671 深度解析

在电子设计领域，对于电源电压的监测至关重要，尤其是在低功耗系统和便携式应用中。今天我们要介绍的是 Analog Devices 公司的 ADCMP671，一款低功耗、可调节的 UV（欠压）和 OV（过压）监测器。

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一、产品概述

ADCMP671 电压监测器由两个低功耗、高精度比较器和参考电路组成。它的供电电压范围为 1.7 V 至 5.5 V，最大电流仅为 17 μA，非常适合低功耗系统监测和便携式应用。该器件主要用于监测和报告电源的欠压和过压故障，其低输入偏置电流和电压参考允许通过电阻将 UV 和 OV 阈值调节至低至 400 mV。

二、产品特性

2.1 低功耗与宽电压范围

• 低功耗：在 125°C 时，最大静态电流仅为 17 μA，这使得它在电池供电的设备中表现出色，能够有效延长设备的续航时间。
• 宽电压范围：供电范围为 1.7 V 至 5.5 V，适应多种电源环境，增强了其通用性。

2.2 高精度阈值

在 (V_{DO}=3.3 ~V)、25°C 条件下，阈值为 400 mV，精度达到 ±0.275%，能够提供准确的电压监测。

2.3 灵活的监测方式

• 窗口监测：通过最少的处理器 I/O 实现窗口监测，仅需 N + 1 个处理器 I/O 即可单独监测 N 个电源轨。
• 内部迟滞：典型值为 9.2 mV，可有效防止因噪声或缓慢变化的信号通过开关阈值而导致的输出振荡。

2.4 多样的输出配置

• 开漏输出：包括 PWRGD 输出和 (overline{OV}) 输出。PWRGD 输出指示电源在 UV 和 OV 窗口内，(overline{OV}) 输出指示电源过压。每个输出在不同温度下都能保证吸收大于 5 mA 的电流。
• 电源良好指示输出：PWRGD 输出方便用户判断电源是否正常工作。
• 指定过压指示输出：(overline{OV}) 输出为系统提供过压保护的重要信号。

2.5 小巧封装

采用 6 引脚 TSOT 封装，高度仅为 1 mm，适合对空间要求较高的应用。

三、应用场景

3.1 电源电压监测

可用于各种电子设备的电源电压监测，确保电源在正常范围内工作，保护设备免受欠压和过压的损害。

3.2 锂离子电池监测

在锂离子电池应用中，监测电池电压，防止电池过充或过放，延长电池使用寿命。

3.3 便携式应用和手持仪器

由于其低功耗和小巧的封装，非常适合便携式设备和手持仪器，如智能手机、平板电脑、便携式医疗设备等。

四、技术参数详解

4.1 阈值参数

不同供电电压和温度条件下，上升输入阈值电压（(V{TH(R)})）和下降输入阈值电压（(V{TH(F)})）有所不同。例如，在 (V{DD}=3.3 ~V)、25°C 时，(V{TH(R)}) 典型值为 400.4 mV，(V_{TH(F)}) 典型值为 391 mV，上升输入阈值电压精度为 ±0.275%，下降输入阈值电压精度为 ±0.475%。随着温度和供电电压的变化，这些参数会在一定范围内波动。

4.2 输入特性

输入偏置电流在不同条件下有不同的表现，最大为 2.5 nA，在设计时需要考虑其对电路的影响。

4.3 开漏输出特性

输出低电压在不同供电电压和输出电流条件下有相应的规格，输出泄漏电流最大为 0.1 μA。

4.4 动态性能

包括高低电平传播延迟、输出上升时间和下降时间等参数，在 (V_{DD}=5.5 ~V) 时，高到低传播延迟典型值为 10 μs，低到高传播延迟典型值为 8 μs。

4.5 电源特性

供电电流随着供电电压的变化而变化，在 (V{DD}=1.7 ~V) 时，典型值为 5.7 μA，最大为 10 μA；在 (V{DD}=5.5 ~V) 时，典型值为 6.5 μA，最大为 11 μA。

五、典型性能特性

5.1 阈值电压分布

从典型性能特性图中可以看出，上升输入阈值电压和下降输入阈值电压在不同温度和供电电压下有一定的分布范围。例如，在 (V{DD}=5V)、(T{A}=25°C) 时，上升输入阈值电压的分布在一定范围内，这有助于我们了解器件的一致性。

5.2 迟滞特性

迟滞与温度和供电电压有关，不同条件下迟滞值会有所变化。通过分析迟滞特性，我们可以更好地设计电路，避免输出振荡。

5.3 电源电流特性

电源电流与供电电压、输出灌电流和温度等因素有关。了解这些特性可以帮助我们在设计时合理选择电源和负载，确保系统的稳定性和低功耗。

六、应用信息

6.1 比较器和内部参考

ADCMP671 内部有两个比较器，一个用于欠压检测，另一个用于过压检测。比较器的上升输入阈值电压设计为与内部 400 mV 参考相等，这为电压监测提供了准确的基准。

6.2 电源供应

建议在 (V_{DD}) 和 GND 之间连接一个 0.1 μF 的去耦电容，以减少电源噪声对器件的影响。

6.3 输入设计

比较器输入电压范围受最大 (V_{DD}) 电压限制。在输入添加电阻串时，需要谨慎选择电阻值，因为输入偏置电流与电阻串底部电阻并联，应先选择底部电阻以控制偏置电流引入的误差。为了减少外部元件数量，可以使用三个电阻分压器来编程 UV 和 OV 阈值。

6.4 迟滞作用

每个比较器内置约 8.9 mV 的迟滞，可防止因噪声或缓慢移动信号通过开关阈值而导致的输出振荡。

6.5 电压监测方案

在监测电源轨时，通过三个外部电阻 (R{X})、(R{Y}) 和 (R{Z}) 将监测电压 (V{M}) 分为高侧电压 (V{H}) 和低侧电压 (V{L})。通过特定的公式可以计算出 (R{X})、(R{Y}) 和 (R{Z}) 的值，以设置所需的过压和欠压跳闸点。如果 (V{M})、(I{M})、(V{OV}) 或 (V_{UV}) 发生变化，需要重新计算这些电阻值。

6.6 输出应用

PWRGD 输出用于指示被监测电源轨的电源正常情况，(overline{OV}) 输出作为专用过压指示输出。在多电源监测应用中，多个 ADCMP671 的 (overline{OV}) 引脚可以连接在一起，产生单个过压警报。处理器可以根据 PWRGD 信号管理电源排序，并在发生过压故障时快速做出反应，保护系统。

七、注意事项

7.1 绝对最大额定值

使用时需要注意器件的绝对最大额定值，如 (V_{DD}) 范围为 −0.3 V 至 +6 V，输入电流最大为 -10 mA 等。超过这些额定值可能会导致器件永久性损坏。

7.2 静电放电（ESD）

ADCMP671 是 ESD 敏感器件，尽管产品具有专利或专有保护电路，但仍需采取适当的 ESD 预防措施，以避免性能下降或功能丧失。

ADCMP671 以其低功耗、高精度和灵活的监测方式，为电源电压监测提供了一个优秀的解决方案。在实际设计中，我们需要根据具体的应用需求，合理选择参数和设计电路，充分发挥该器件的优势。你在使用类似的电压监测器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。