为系统安全选择电压检测器、监控器和复位IC

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转自：deyisupport

为系统安全选择电压检测器、监控器和复位IC：第1部分

电信、工业和航空电子应用中的电源电压可能由于许多原因而变化，例如线路和负载瞬变；停电；或低电量。电压检测器和监控器/复位集成电路（IC）提供了与这些问题相关的电源电压偏差的预指示，以帮助保护系统。

尽管电压检测器和监控器/复位IC具有相同的功能，但它们用于不同类型的系统中。电压检测器监测电压（如电池电压），并向用户指示电压低。电压检测器通常不具有延迟，但是它们具有内置的滞后，以防止电压悬浮在阈值电压附近时产生的假触发现象。

若电源电压低，则监控器/复位IC监视电源电压，并复位或关闭另一个设备，如微处理器。这些设备通常具有可编程输出延迟，以防止系统在电源电压稳定之前从复位状态恢复。

电压检测器和监控器/复位IC具有不同的特征和参数，使得很难为给定应用选择合适的集成线路。选择电压监控器的关键是了解您需要的功能，然后根据所需的尺寸、封装类型和价格进行选择。此系列具有两部分。在第一部分中，我将讨论最简单的电压检测器和一些不同的输出选项。在第二部分中，我将介绍电压检测器和监控器中的高级监控和各种功能。

监控电压的最简单的方法

对于某些应用，您可能只需要一个基本的、小型且易于实现的电压检测器或监控器/复位IC。当电源电压低于出厂设置的复位阈值时，这些设备提供低输出电压或复位信号。在电源电压上升到该阈值之上后，输出信号给定时间内保持有源状态。可用的阈值选项因设备而异。典型值包括2.63V，2.93V，3.0V，3.08V，4.38V和4.63V。精度也不同；尽管通常约为3％，但对于一些设备，其可以精确到0.75％的过热。

基本电压检测器或复位IC无需任何外部组件（除可能在输出端有一个上拉电阻外），并且采用小型三引脚封装。图1所示为一个简易电压监控器TI LM809的示例。

图1：LM809典型应用电路

当VCC电源电压下降到低于LM809的复位阈值时，复位引脚下降为低电平，并触发微处理器复位。

输出类型：有源低电平、有源高电平、推挽与开漏

有源低电平和有源高电平指的是复位类型。有源低电平复位高开；当电源电压下降到低于电压复位阈值时，复位引脚变为低电平。有源高电平复位正好相反。复位开始为低电平，且当电源电压下降到低于电压复位阈值时，复位引脚变为高电平。请参见图2中的应用曲线。

图2：有源低电平（LM809）和有源高电平（LM810）

推挽和开漏指输出类型。推挽在输出端使用两个晶体管，顶部晶体管导通，将输出设置为高电平；底部晶体管导通，将输出设置为低电平。开漏使用一个晶体管将输出设置为低电平，并使用上拉电阻而非顶部晶体管将输出设置为高电平。推挽的优点是速度更快、功耗更低。但开漏输出可连接在一起，以创建OR / AND逻辑输出配置。图3所示为开漏输出和推挽输出。

图3：输出类型

现在我已经介绍了电压检测器和监控器/复位IC的基础知识。请继续关注第2部分了解监控电压的各种功能和更复杂的方式。

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为系统安全选择电压检测器、监控器和复位IC：第 2 部分

在本系列的第一部分中，我定义了电压检测器和监控器/复位IC，并解释了不同的输出类型及一些基本设备。由于设计变得更加复杂，可能需要更高级的设备来成功监视电压。在本期中，我将重点介绍电压检测器和监控器/复位IC中的各种功能，以帮助设计人员选择正确的电路。

可编程输出延迟

电压监控器与电压检测器不同，其通常使用外部电容器具有可编程输出延迟，使其变得极其灵活。它们可用于正确排序现场可编程门阵列（FPGA）应用中多个电源，或防止系统故障。当电源电压上升到电压阈值（加上滞后，若适用），这通常会触发设备“取消标记”复位信号并使系统从复位状态返回。然而，由于存在由延迟电容器（CD）产生的延迟，因此在复位信号取消标志之前，电压必须保持高于电压阈值及指定时间延迟的滞后。这可防止系统过早地从复位状态返回。

可编程输出延迟有时称为可编程复位超时周期。直接连接到延迟引脚（有时称为CD或SRT）的陶瓷芯片电容器通常足以实现稳定、良好定义的输出延迟。如图1所示，LM8365具有可编程输出延迟。

图1：具有可编程输出延时的LM8365典型应用电路

当输入电压下降到复位阈值以下时，复位引脚降低。当输入电压上升到阈值以上时，在复位引脚恢复之前存在延迟。通过增加电容器（CD），延迟增加。请参见图2中LM8365的时序图。

图2：LM8365的时序图

手动复位

在特定持续时间（通常为微秒量级）内，当手动复位（MR）引脚低于手动复位阈值（VMRT）时，手动复位输入会时强制复位。只要MR引脚保持低电平，复位引脚将持续有效。MR高于VMRT后，该引脚在复位超时周期到期后释放。当用户需要重置时，此功能对微处理器应用程序非常有用。它还可用于需要在检测到低于主电源电压的低电压时进行复位的应用。手动复位可以完全控制复位，而非只触发低电源电压。

电源故障输入

一些电压检测器和监控器/复位IC会额外输入电源故障警告，以监控除主电源之外的电源。此附加输入在希望在实际故障发生之前，检测电源是否发生故障的系统中很有用。阈值可随不同设备变化，但典型阈值为内部基准电压1.225V。若电源故障输入（PFI）引脚低于电源故障电压阈值（VPFT），则电源故障输出（PFO）降低。

通常来讲，受到连接到主电源的分压器的驱动，电源失效比较器指示电源不断下降。在主电源电压下降到低于复位阈值之前，PFI的电压低于VPFT几毫秒，其会提前发出欠压警报。 PFI引脚还可连接到MR引脚，以强制用于电压检测器的低输出信号或用于监控器/复位IC的复位。

看门狗定时器

带有看门狗定时器的电压检测器和监控器/复位IC等待看门狗输入（WDI）引脚上的信号活动。若监视器未在看门狗窗口内检测到信号，则复位触发。您可使用外部电容器编程此窗口，使看门狗窗口变得更为灵活。

看门狗定时器通常用于安全关键应用或处理器监视。若微处理器在一定持续时间内未激活，则需要复位。若微处理器不能正常工作，此功能可防止系统继续运行。

低压线路输出

当电源电压下降到高于复位阈值的值时，此初期电源故障警告指示灯变为低电平。指示器触发大约高于复位阈值2％，以指示低功率，而且不会导致复位。

图3所示为LM3710的示例应用电路；而图4所示为一个示例时序图，其中包含了我到目前为止所讨论的功能示例。

图3：LM3710应用电路

除了标准复位外，LM3710还具有手动复位、电源故障输入、看门狗定时器和低电平输出，使其成为一个极其灵活的设备用于众多应用。上图3所示的应用电路使用R1和R2作为连接到VIN2的分压器，以设置电源故障复位阈值，从而监视第二个电源。若第二个电源电压低于电源故障复位阈值，PFI引脚将为低电平，因此PFO引脚也将下降为低电平。由于该引脚连接到MR引脚，复位将触发。

若WDI引脚上的看门狗窗口内未检测到活动，也会发生复位。WDI引脚可以连接到微处理器，通过微处理器发送间歇脉冲来检测它是否仍然正常工作。若VCC的电源电压降至复位电压阈值的约2％以内，则低压线路输出（LLO）引脚则降为低电平。例如，LLO引脚可以连接到微处理器进行检测。当LLO引脚变为有源时，发送到微处理器的信号可以引起一些其它动作，例如向另一个设备发送信号或LED闪烁或向用户发出一些其他警报。

图4：LM3710的电源故障和手动复位的时序图示例

图4中的时序图所示为监控第二电压输入（VIN2）的示例。当连接到PFI引脚的VIN2变为低电平时，PFO引脚下降为低电平，导致MR引脚下降到低电平，然后触发复位。有多种方法可以使用电源故障和手动复位功能，因此可由您来决定您的应用需求。

阅读本博文系列的第1部分和第2部分后，您应该会了解电压检测器和电压监控器/复位IC之间的细微差别及可用的各种功能。有无数的应用需要检测超过设定电压阈值的电源电压，并由设计人员决定接下来会发生什么。例如，当电池电量低时，您是否希望系统闪灯或打开扬声器或关闭电路中的其他设备？您希望用户能够按下按钮来触发相同的条件或其他条件吗？您想要在不同的阈值监测多个电压吗？当选择电压检测器或监控器/复位IC时，首先确定您要做什么以及需要什么功能，然后可以按照特定规格，封装，成本等确定所需设备。若要查看德州仪器提供的所有电压检测器和监控器/复位IC，请参阅电压检测器和监控器/复位IC选择指南网站。