LTC2936：可编程六电压监控器的深度解析

在电子设计领域，电源监控是保障系统稳定运行的关键环节。LTC2936作为一款具备EEPROM和比较器输出的可编程六电压监控器，在高可用性计算机系统、网络服务器、电信设备以及数据存储系统等众多领域有着广泛的应用。下面我们就来深入了解一下这款芯片。

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一、产品概述

LTC2936是一款可通过EEPROM配置的电压监控器，能够同时监控多达六个电源电压输入。它的每个电压检测器都提供了I²C可编程的过压/欠压阈值，并且具有多种范围和增量，同时还配备了专用的比较器输出。

二、关键特性

1. 多电源监控

能够同时监控6个电源，为复杂系统的电源管理提供了全面的解决方案。

2. 精准阈值设置

• I²C可调的欠压（UV）和过压（OV）触发点，保证了阈值精度在±1%（最大值）以内，有效提高了系统的可靠性。
• 每个通道有256个可编程阈值，并且每个通道有三种范围设置，满足不同的应用需求。

  3. 接口与存储

• 具备I²C/SMBus接口，方便与其他设备进行通信。
• 内部集成EEPROM，可存储配置信息，支持自主运行，无需额外软件。

  4. 快速响应

  比较器响应时间仅为7.5µs，能够快速检测到电源故障并做出响应。

  5. 多功能引脚

• 拥有六个比较器输出，可用于指示电源状态。
• 两个通用输入（GPI）和三个通用输入/输出（GPIO），可灵活配置为多种功能，如手动复位、欠压禁用、裕量测试、写保护或辅助比较器输入等。

  6. 可编程输出延迟

  可以根据实际需求设置输出延迟，增强了系统的灵活性。

  7. 宽电源范围

  可由3.3V或3.4V至13.9V电源供电，适应不同的电源环境。

  8. 小型封装

  提供24引脚4mm × 5mm QFN和SSOP封装，节省电路板空间。

三、电气特性

1. 电源特性

• 电源电压范围为3.4V至13.9V，内部稳压器输出3.3V，具有良好的电源稳定性。
• 不同工作状态下的电源电流也有明确的规定，如正常工作时电源电流为0.7mA，写入EEPROM时为1.5mA。

  2. 监测范围与精度

• 监测范围分为精密范围（0.2V - 1.2V）、低范围（0.5V - 3V）和中范围（1V - 5.8V），不同范围的阈值编程步长和精度有所不同。
• 阈值精度在不同范围内有所差异，如在精密范围0.6V < Vn < 1.2V时，精度为±1%。

  3. 输入输出特性

• 输入阻抗和电流在不同范围和条件下有相应的规定，确保了信号的准确采集。
• 输出特性包括低输出电压、泄漏电流和内部上拉电流等参数，保证了输出信号的稳定性。

  4. EEPROM特性

• 具有10年的数据保留时间和10,000次的擦写周期，保证了数据的长期存储和可靠性。
• 故障存储时间为10ms，编程时间为100ms，恢复时间为1ms。

四、引脚功能

1. I²C总线地址选择

ASEL0和ASEL1引脚用于选择I²C总线地址，可连接到地、VDD33或悬空，以选择9个地址中的一个。

2. 比较器输出

CMP1 - CMP6为比较器开漏输出，用于响应相应通道的UV和OV条件。

3. 通用输入/输出

• GPI1和GPI2为通用输入，可配置为手动复位、欠压禁用、裕量测试、写保护或辅助比较器输入等功能。
• GPIO1、GPIO2和GPIO3为通用输入/输出，可配置为输入、开漏输出或弱上拉输出，输出极性可编程。

  4. 其他引脚

• SCL和SDA为I²C串行时钟和数据引脚，需要外部上拉电阻。
• V1 - V6为电压监控输入，可设置不同的阈值范围。
• VDD33为3.3V内部稳压器输出，需要连接100nF电容到地。
• VPWR为电源输入，需要连接100nF（或更大）电容到地。

五、工作原理

1. I²C通信

LTC2936通过I²C串行总线接口与主机进行通信。主机发起数据传输，LTC2936作为从设备响应。在发生OV/UV故障时，LTC2936可配置为将ALERT输出拉低以通知主机。

2. 故障监测与响应

• 同时监测多达六个输入，根据I²C总线编程的故障限制，在发生OV和/或UV故障时，相应的CMPn输出会进行断言或取消断言。
• 可配置两个通用输入和三个通用输入/输出，以实现多种功能，如手动复位、故障输出等。

  3. 寄存器操作

  通过一系列寄存器命令集，可对LTC2936进行各种配置和操作，如设置阈值、配置引脚功能、存储和恢复数据等。

六、应用信息

1. 电源供应

• 可由VPWR输入供电，并在VDD33上生成3.3V稳压电源。
• 也可直接由外部3.3V电源供电，将VPWR和VDD33引脚连接在一起。

  2. 电压阈值编程

  根据不同的范围（中范围、低范围、精密范围），可使用相应的公式计算电压阈值的命令字节。

  3. 未使用通道处理

  为避免误触发故障，未使用的通道输入应连接到地，并将其配置字和阈值编程为特定值。

  4. 辅助比较器

  两个辅助比较器可连接到通用输入，用于额外的监测目的，可通过外部电阻分压器设置触发电压。

  5. 手动复位、欠压禁用和裕量测试

• 当GPIn引脚配置为手动复位（MR）时，输入为低电平有效，可清除HISTORY_WORD寄存器。
• 当配置为欠压禁用（UVDIS）时，接地可使LTC2936不响应UV类型故障。
• 当配置为裕量测试（MARG）时，接地可使LTC2936不响应任何OV或UV故障。

  6. 输出特性

• GPIOn和CMPn输出为开漏输出，内部有15µA电流源上拉到VDD33。
• GPIOn引脚具有可编程的释放延迟时间，可根据需要进行设置。

  7. 写保护功能

  当WRITE_LOCK位设置为高电平或GPIn引脚配置为写保护（WP）并拉低时，所有I²C写命令将被忽略。

  8. EEPROM使用

  可通过STORE_USER和RESTORE_USER命令保存和恢复配置数据，上电时自动加载用户存储的数据。

七、典型应用案例

1. 负电源监控

通过合理配置通道范围和阈值，可使用LTC2936监测负电源，如监测 -5V电源时，使用外部电阻分压器将电压转换到合适的范围。

2. 五电源上电顺序器

利用LTC2936的CMPn输出，可实现DC/DC转换器的顺序启动，确保系统的稳定上电。

3. 七电源监控

通过辅助比较器和外部电阻分压器，可将电源监控扩展到七个通道，满足更复杂的电源管理需求。

八、总结

LTC2936以其丰富的功能、高精度的阈值设置和灵活的配置方式，为电子工程师在电源监控和管理方面提供了一个强大的工具。无论是在高可用性计算机系统还是其他领域，都能发挥重要作用。在实际应用中，我们需要根据具体需求合理配置各个参数，以充分发挥其性能优势。你在使用类似芯片时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。