通用电压监控器MC34161、MC33161、NCV33161：设计与应用全解析

在当今电子设备市场中，提升系统可靠性并控制成本是电路设计的关键目标。通用电压监控器MC34161、MC33161、NCV33161系列产品，凭借其独特的设计和广泛的应用场景，成为了电路设计师的得力助手。下面我们就来深入了解这些产品。

文件下载：MC34161-D.PDF

产品概述

MC34161/MC33161是通用电压监控器，适用于各种电压感应应用。它们为电路设计师提供了一种经济有效的解决方案，可用于正电压和负电压检测。该电路由两个带滞回的比较器通道、一个用于通道编程的独特模式选择输入、一个引出的2.54V参考电压以及两个能够吸收超过10mA电流的集电极开路输出组成。每个比较器通道可以通过模式选择输入配置为反相或同相，从而实现正电压和负电压的过压、欠压和窗口检测。

产品特性

• 独特的模式选择输入：允许进行通道编程，实现过压、欠压和窗口电压检测。
• 正电压和负电压检测：正电压检测时，2.0V即可完全工作；负电压检测时，4.0V可完全工作。
• 引出的2.54V参考电压：带有电流限制保护。
• 低待机电流：集电极开路输出增强了设备的灵活性。
• NCV前缀：适用于汽车和其他有特殊场地和控制变更要求的应用，符合AEC - Q100标准且具备PPAP能力。

产品参数

最大额定值

额定值	符号	值	单位
电源输入电压	VCC	40	V
比较器输入电压范围	Vin	- 1.0 至 +40	V
比较器输出吸收电流（引脚5和6）	Sink	20	mA
比较器输出电压	Vout	40	V
功耗和热特性（P后缀，塑料封装，626外壳）
热阻，结到环境	RBA	240	°C/W
工作结温	TJ	+150	°C
工作环境温度	TA	0 至 +70（MC34161） -40 至 +105（MC33161） -40 至 +125（NCV33161）	°C
存储温度范围	Tstg	-55 至 +150	°C

电气特性

在典型值 (V{CC}=5.0V)、(T{A}=25^{circ}C) 条件下，以及最小/最大值 (T_{A}) 为适用的工作环境温度范围（除非另有说明），产品具有以下电气特性：

• 比较器输入：阈值电压、阈值电压变化、阈值滞回、阈值差异、参考与阈值差异、输入偏置电流等都有明确的参数范围。
• 模式选择输入：通道1和通道2的模式选择阈值电压有特定的范围。
• 比较器输出：输出吸收饱和电压、关态泄漏电流等参数也有相应规定。
• 参考输出：输出电压、负载调节、线路调节、总输出变化、短路电流等都在一定范围内。
• 整个设备：电源电流、工作电压范围等参数也有明确界定。

功能描述

输入比较器

每个通道的输入比较器相同，上阈值电压为1.27V ±2.0%，带有25mV的滞回。滞回的作用是防止比较器阈值交叉时产生振荡，增强输出切换的稳定性。比较器在阈值处的输入偏置电流为60nA，相当于一个21.2M的接地电阻，高阻抗可最大程度减少外部分压器的负载，确保明确的触发点。在所有正电压感应应用中，两个比较器通道在 (V_{CC}) 为2.0V时即可完全工作。此外，输入部分还设计了额外的电路，以防止设备闩锁并抑制静电放电（ESD），提高了设备在恶劣工业环境中的耐用性。

参考电压

2.54V参考电压被引出，为输入比较器提供了感应负电压的手段，同时也可用于窗口检测应用中对模式选择输入进行编程。该参考电压能够提供超过2.0mA的输出电流，并具有内置的短路保护功能。在室温下，输出电压的保证公差为±2.4%。2.54V参考电压是通过将内部1.27V参考电压放大两倍得到的。当电源电压为4.0V时，2.54V参考电压处于完全稳压状态，使设备能够准确地感应负电压。

模式选择电路

模式选择输入是该设备灵活性的关键特性。用户可以通过这个输入为每个通道编程，以满足不同类型的电压感应应用需求。模式选择输入有三种定义状态，这些状态决定了通道1和/或通道2是工作在反相还是同相模式。模式选择阈值如图6所示，输入电路形成了一个三态开关，阈值分别为0.63V和 (V{ref }+0.23V)。当连接到参考输出时，模式选择输入电流为10A；当连接到5.0V的 (V{CC}) 时，输入电流为42A。

输出级

输出级采用正反馈基极升压电路，以增强吸收饱和能力，同时保持相对较低的设备待机电流。在8.0mA的电流下，吸收饱和电压在不同温度下约为0.2V。通过将低输出饱和特性与低电压比较器操作相结合，该设备能够在 (V{CC}) 为1.0V时感应正电压。这些特性在欠压感应应用中非常重要，因为当 (V{CC}) 接近地时，输出必须保持低电平状态。

应用案例

过压和欠压检测

可以将MC34161配置为双正过压检测器或双正欠压检测器。当输入电压变化时，通过不同的输出连接方式，可以实现LED的不同状态变化，从而指示过压或欠压情况。对于已知电阻值，可以根据公式计算电压触发点；对于特定的触发电压，也可以计算所需的电阻比。

窗口检测

将MC34161配置为正电压窗口检测器或负电压窗口检测器时，当输入电压超出或处于设定的窗口范围时，LED会相应地亮起或熄灭。同样，根据已知电阻值和特定触发电压，可以计算电压触发点和所需的电阻比。

其他应用

• 正负极过压和欠压检测：可以同时检测正电压和负电压的过压和欠压情况。
• 带音频报警的过压检测器：当输入电压超过设定值时，触发音频报警。
• 带时间延迟的微处理器复位：在输入电压变化时，实现微处理器的复位并带有时间延迟功能。
• 自动交流线电压选择器：控制双向可控硅，使电路能够作为全波电压倍增器或全波桥工作。
• 降压转换器：通道1监控输出电压，通道2执行振荡功能，实现输出电压的稳定控制。

订购信息

设备	封装	运输方式
MC34161PG	PDIP - 8（无铅）	50个/导轨
MC34161DG	SOIC - 8	98个/导轨
MC34161DR2G	（无铅）	2500个/卷带
MC34161DMR2G	Micro8（无铅）	4000个/卷带
MC33161PG	PDIP - 8（无铅）	50个/导轨
MC33161DG	SOIC - 8（无铅）	98个/导轨
MC33161DR2G	2500个/卷带
NCV33161DR2G*	2500个/卷带
MC33161DMR2G	Micro8	4000个/卷带
NCV33161DMR2G*	（无铅）	4000个/卷带

注：*NCV表示 (T{low }=-40^{circ}C)，(T{high }=+125^{circ}C)，通过设计保证。NCV前缀适用于汽车和其他有特殊场地和控制变更要求的应用，符合AEC - Q100标准且具备PPAP能力。

在实际设计中，工程师们可以根据具体的应用需求，灵活选择合适的封装和配置方式，充分发挥MC34161、MC33161、NCV33161系列产品的优势。大家在使用这些产品的过程中，有没有遇到过一些特别的问题或者有独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享。