Voltage detectors and monitors - reset various functions in the IC
Time:2021-12-24
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在本系列的第一部分中，我定義了電壓檢測器和監(jiān)控器/復(fù)位IC，并解釋了不同的輸出類型及一些基本設(shè)備。由于設(shè)計變得更加復(fù)雜，可能需要更高級的設(shè)備來成功監(jiān)視電壓。在本期中，我將重點介紹電壓檢測器和監(jiān)控器/復(fù)位IC中的各種功能，以幫助設(shè)計人員選擇正確的電路。
可編程輸出延遲
電壓監(jiān)控器與電壓檢測器不同，其通常使用外部電容器具有可編程輸出延遲，使其變得極其靈活。它們可用于正確排序現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）應(yīng)用中多個電源，或防止系統(tǒng)故障。當(dāng)電源電壓上升到電壓閾值（加上滯后，若適用），這通常會觸發(fā)設(shè)備“取消標(biāo)記”復(fù)位信號并使系統(tǒng)從復(fù)位狀態(tài)返回。然而，由于存在由延遲電容器（CD）產(chǎn)生的延遲，因此在復(fù)位信號取消標(biāo)志之前，電壓必須保持高于電壓閾值及指定時間延遲的滯后。這可防止系統(tǒng)過早地從復(fù)位狀態(tài)返回。
可編程輸出延遲有時稱為可編程復(fù)位超時周期。直接連接到延遲引腳（有時稱為CD或SRT）的陶瓷芯片電容器通常足以實現(xiàn)穩(wěn)定、良好定義的輸出延遲。如圖1所示，LM8365具有可編程輸出延遲。
圖1：具有可編程輸出延時的LM8365典型應(yīng)用電路
當(dāng)輸入電壓下降到復(fù)位閾值以下時，復(fù)位引腳降低。當(dāng)輸入電壓上升到閾值以上時，在復(fù)位引腳恢復(fù)之前存在延遲。通過增加電容器（CD），延遲增加。請參見圖2中LM8365的時序圖。
圖2：LM8365的時序圖
手動復(fù)位
在特定持續(xù)時間（通常為微秒量級）內(nèi)，當(dāng)手動復(fù)位（MR）引腳低于手動復(fù)位閾值（VMRT）時，手動復(fù)位輸入會時強制復(fù)位。只要MR引腳保持低電平，復(fù)位引腳將持續(xù)有效。MR高于VMRT后，該引腳在復(fù)位超時周期到期后釋放。當(dāng)用戶需要重置時，此功能對微處理器應(yīng)用程序非常有用。它還可用于需要在檢測到低于主電源電壓的低電壓時進行復(fù)位的應(yīng)用。手動復(fù)位可以完全控制復(fù)位，而非只觸發(fā)低電源電壓。
電源故障輸入
一些電壓檢測器和監(jiān)控器/復(fù)位IC會額外輸入電源故障警告，以監(jiān)控除主電源之外的電源。此附加輸入在希望在實際故障發(fā)生之前，檢測電源是否發(fā)生故障的系統(tǒng)中很有用。閾值可隨不同設(shè)備變化，但典型閾值為內(nèi)部基準(zhǔn)電壓1.225V。若電源故障輸入（PFI）引腳低于電源故障電壓閾值（VPFT），則電源故障輸出（PFO）降低。
通常來講，受到連接到主電源的分壓器的驅(qū)動，電源失效比較器指示電源不斷下降。在主電源電壓下降到低于復(fù)位閾值之前，PFI的電壓低于VPFT幾毫秒，其會提前發(fā)出欠壓警報。 PFI引腳還可連接到MR引腳，以強制用于電壓檢測器的低輸出信號或用于監(jiān)控器/復(fù)位IC的復(fù)位。
看門狗定時器
帶有看門狗定時器的電壓檢測器和監(jiān)控器/復(fù)位IC等待看門狗輸入（WDI）引腳上的信號活動。若監(jiān)視器未在看門狗窗口內(nèi)檢測到信號，則復(fù)位觸發(fā)。您可使用外部電容器編程此窗口，使看門狗窗口變得更為靈活。
看門狗定時器通常用于安全關(guān)鍵應(yīng)用或處理器監(jiān)視。若微處理器在一定持續(xù)時間內(nèi)未激活，則需要復(fù)位。若微處理器不能正常工作，此功能可防止系統(tǒng)繼續(xù)運行。
低壓線路輸出
當(dāng)電源電壓下降到高于復(fù)位閾值的值時，此初期電源故障警告指示燈變?yōu)榈碗娖?。指示器觸發(fā)大約高于復(fù)位閾值2％，以指示低功率，而且不會導(dǎo)致復(fù)位。
圖3所示為LM3710的示例應(yīng)用電路；而圖4所示為一個示例時序圖，其中包含了我到目前為止所討論的功能示例。
圖3：LM3710應(yīng)用電路
除了標(biāo)準(zhǔn)復(fù)位外，LM3710還具有手動復(fù)位、電源故障輸入、看門狗定時器和低電平輸出，使其成為一個極其靈活的設(shè)備用于眾多應(yīng)用。上圖3所示的應(yīng)用電路使用R1和R2作為連接到VIN2的分壓器，以設(shè)置電源故障復(fù)位閾值，從而監(jiān)視第二個電源。若第二個電源電壓低于電源故障復(fù)位閾值，PFI引腳將為低電平，因此PFO引腳也將下降為低電平。由于該引腳連接到MR引腳，復(fù)位將觸發(fā)。
若WDI引腳上的看門狗窗口內(nèi)未檢測到活動，也會發(fā)生復(fù)位。WDI引腳可以連接到微處理器，通過微處理器發(fā)送間歇脈沖來檢測它是否仍然正常工作。若VCC的電源電壓降至復(fù)位電壓閾值的約2％以內(nèi)，則低壓線路輸出（LLO）引腳則降為低電平。例如，LLO引腳可以連接到微處理器進行檢測。當(dāng)LLO引腳變?yōu)橛性磿r，發(fā)送到微處理器的信號可以引起一些其它動作，例如向另一個設(shè)備發(fā)送信號或LED閃爍或向用戶發(fā)出一些其他警報。
圖4：LM3710的電源故障和手動復(fù)位的時序圖示例
圖4中的時序圖所示為監(jiān)控第二電壓輸入（VIN2）的示例。當(dāng)連接到PFI引腳的VIN2變?yōu)榈碗娖綍r，PFO引腳下降為低電平，導(dǎo)致MR引腳下降到低電平，然后觸發(fā)復(fù)位。有多種方法可以使用電源故障和手動復(fù)位功能，因此可由您來決定您的應(yīng)用需求。
閱讀本博文系列的第1部分和第2部分后，您應(yīng)該會了解電壓檢測器和電壓監(jiān)控器/復(fù)位IC之間的細微差別及可用的各種功能。有無數(shù)的應(yīng)用需要檢測超過設(shè)定電壓閾值的電源電壓，并由設(shè)計人員決定接下來會發(fā)生什么。例如，當(dāng)電池電量低時，您是否希望系統(tǒng)閃燈或打開揚聲器或關(guān)閉電路中的其他設(shè)備？您希望用戶能夠按下按鈕來觸發(fā)相同的條件或其他條件嗎？您想要在不同的閾值監(jiān)測多個電壓嗎？當(dāng)選擇電壓檢測器或監(jiān)控器/復(fù)位IC時，首先確定您要做什么以及需要什么功能，然后可以按照特定規(guī)格，封裝，成本等確定所需設(shè)備。若要查看德州儀器提供的所有電壓檢測器和監(jiān)控器/復(fù)位IC，請參閱電壓檢測器和監(jiān)控器/復(fù)位IC選擇指南網(wǎng)站。
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