RENESAS ISL6131与ISL6132多电压监控IC：设计与应用解析

在电子设计领域，对于电压监控的需求无处不在，特别是在微处理器到工业电力系统等各种应用场景中，精准的电压监控是保障系统稳定运行的关键。RENESAS的ISL6131和ISL6132多电压监控IC就为我们提供了高性能的解决方案。

文件下载：ISL6131EVAL1Z.pdf

产品概述

ISL6131和ISL6132是高精度的多电压监控IC家族成员。ISL6131是四路欠压监控器，而ISL6132则是可以监控欠压（UV）和过压（OV）情况的双电压监控器。它们都具备四个外部电阻可编程的电压监控（VMON）输入，每个输入都有对应的状态输出（STATUS），能单独报告相关监控输入的状态。此外，还有一个电源良好（PGOOD）信号，当所有状态输出处于正确状态时，该信号将置高。大约160ms的稳定延迟确保在状态和PGOOD信号置高之前，被监控的电源是稳定的。PGOOD和STATUS输出为开漏输出，方便进行信号“或”操作，并能与各种逻辑电平接口。

产品特性

电源与电压监控

• 宽电源电压范围：可在1.5V至5.5V的电源电压下工作，适应多种电源环境。
• 可调节的电压监控阈值：四个可调的电压监控阈值，能满足不同的电压监控需求。
• 稳定的延迟时间：150ms的STATUS/PGOOD稳定时间延迟，确保信号的稳定性。

输出与抗干扰特性

• 独立的开漏输出：四个独立的开漏STATUS输出，方便信号处理和连接。
• 低偏置电压有效性：即使IC偏置电压低于1V，STATUS和PGOOD输出仍能保证有效，消除了IC偏置上下过程中的输出担忧。
• 抗干扰能力：VMON输入设计用于忽略被监控电源上的瞬间瞬变，提高了系统的抗干扰能力。

封装与环保特性

• 小巧的封装：采用4mm X 4mm QFN封装，符合JEDEC PUB95 MO - 220标准，接近芯片级封装尺寸，提高了PCB效率，且外形更薄。
• 环保设计：无铅（符合RoHS标准），符合环保要求。

应用领域

这些IC的应用范围非常广泛，包括但不限于以下领域：

• 多电压DSP和处理器：确保处理器的稳定供电。
• 微处理器电压监控：实时监测微处理器的电压状态。
• 嵌入式控制系统：保障系统的稳定运行。
• 显卡：为显卡提供可靠的电压监控。
• 智能仪器：提高仪器的测量精度和稳定性。
• 医疗设备：确保医疗设备的安全运行。
• 网络路由器：保障网络设备的稳定连接。
• 便携式电池供电设备：延长电池使用寿命，提高设备的可靠性。
• 机顶盒：提供稳定的电源供应。
• 电信系统：确保通信设备的正常运行。

订购信息与引脚配置

订购信息

产品编号	产品标识	温度范围 (°C)	封装（无铅）	封装图纸编号
ISL6131IRZA	61 31IRZ	-40 至 +85	24引脚 4x4 QFN	L24.4x4
ISL6132IRZA	61 32IRZ	-40 至 +85	24引脚 4x4 QFN	L24.4x4
ISL6131EVAL1Z	评估板
ISL6132EVAL1Z	评估板

引脚配置与功能

ISL6131和ISL6132采用24引脚QFN封装，各引脚功能如下：

• 电源与地引脚：VDD为IC提供1.5V至5V的偏置电压，GND为IC接地引脚。
• 电压监控引脚：VMON系列引脚用于电压监控，在ISL6131中提供可编程的欠压阈值，在ISL6132中提供可编程的欠压和过压阈值。
• 状态与控制引脚：STATUS系列引脚用于输出监控状态，PGOOD引脚用于指示所有监控电压是否正常。ENABLE引脚用于启用或禁用电压监控功能。

电气规格与性能

绝对最大额定值

• VMON、ENABLE、STATUS、PGOOD引脚的电压范围为 -0.3V至VDD + 0.3V，ESD分类为2kV（HBM）。

  工作条件

• 温度范围为 -40°C至 +85°C。

  电气参数

• VMON输入参数：如VMON下降阈值在TJ = +25°C时为619 - 647mV，阈值温度系数为40uV/°C等。
• 输出参数：STATUS下拉电流典型值为88，STATUS/PGOOD输出低电平在VD = 1.0V时为0.04 - 0.1V等。
• 偏置参数：IC电源电流在不同电源电压下有不同的值，如VDD = 5V时为170μA等。

工作原理与操作

ISL6131工作原理

当VDD偏置上电且低至1V时，STATUS和PGOOD输出正确置低。偏置到1.5V后，IC通过外部电阻分压器独立监控一到四个电压，将每个VMON引脚电压与内部0.633V参考电压比较。当VMON输入高于VMONVth时，启动约160ms的定时器，之后相关的STATUS输出置高。当任何VMON输入低于VMONvth超过毛刺滤波器时间时，PGOOD和相关的STATUS输出置低。

ISL6132工作原理

同样，在VDD偏置上电且低至1V时，STATUS和PGOOD输出置低。偏置到1.5V后，IC通过外部电阻分压器监控电压。当UVMON输入连续约160ms大于VMON Vth时，相关的STATUS输出置高。当UVMON和OVMON输入都满足条件时，PGOOD输出置高。当VMON不满足电压高低标准超过毛刺滤波器时间时，相关的STATUS和PGOOD置低。

应用示例

评估板应用

• ISL6131EVAL1Z平台：用于监控12V、5V、3.3V和1.2V电源的欠压情况，每个被监控电源有独立的STATUS输出和AND后的PGOOD输出信号，通过OFF LED指示所有四个电源的PGOOD状态。
• ISL6132EVAL1Z平台：用于监控5V和12V电源的欠压或过压情况，每个电源有OV和UV STATUS输出，当每个电压在编程电压范围内时，有独立的AND后的PGOOD输出，通过OFF LED指示电压范围的上下限是否符合要求。

  负电压监控应用

  由于ISL6131和ISL6132能监控相对于其GND引脚更正的任何电压，因此可以用于负电压监控。

  “无损”排序应用

  ISL6131可用于“无损”排序应用，通过监控输出电压来确定下一个顺序开启的时间，确保每个步骤的稳定性。

  系统电压和过温监控应用

  ISL6131作为多电压监控IC，还可以通过在VMON分压器中使用负温度系数（NTC）无源器件来监控过温情况，虽然精度不如专门的温度监控IC，但提供了一种经济高效的解决方案。

总结

RENESAS的ISL6131和ISL6132多电压监控IC以其高精度、多功能和广泛的应用领域，为电子工程师提供了可靠的电压监控解决方案。无论是在电源管理、系统稳定性保障还是特殊应用场景中，它们都能发挥重要作用。在实际设计中，工程师可以根据具体需求选择合适的型号，并合理配置外部电阻，以实现最佳的性能。你在实际应用中是否遇到过类似的电压监控问题？你是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。