在我们新一代穿戴式电源设计中添加电压监控器的三个理由

在过去十年中，智慧型手表等穿戴式技术的制造商，成功地实现让用户能够即时追踪个人的健康状况。而现在可以运用大量的统计数据，例如步数、心率、血氧饱和度、健身持续时间等，以各种方式来追踪进度以达成健身目标。

随着智慧型手表变得不可或缺，产品的电池寿命和小尺寸成为消费者购买的主要考量。为此，产品制造商持续努力降低产品功耗和减少其占用空间，这也使得电源设计人员需花费更多心力在产品设计上。以下我们来谈谈三个理由，深度剖析为何只要在我们的新一代穿戴式设计中添加电压监控器就能达到最佳化并获得改善。

理由一：电压监控器有助于提升设计的可靠度

图一是智慧型手表的系统原理图。处理器带有多个需要欠压监控的电压轨，这对系统稳定性至关重要。

图一：智慧型手表原理图

低于系统最低要求的电压可能会导致内建记忆体意外被覆写、系统当机或数据损坏。设计人员通常采用电阻电容（RC）充电电路来防止这类型的处理器错误并延迟重置讯号。

虽然导入RC电路很简单，但有其限制：重置延迟是不可预测的，具体取决于输入电压的条件，例如转换速率和低运作电压等。另外，RC 电路也缺乏欠压监控。

TLV841 等新型电压监控器提供了更好的解决方案—它们不仅可以监控欠压情况，还提供精准的延迟时间功能，以确保电压轨在运作范围内，从而提高系统可靠度、可信度和功能性。

理由二：电压监控器有助于提升设计准确度

现今的微处理器需要非常准确的电压监控。而电压监控器提供更高的精密度，以解决任何电源整合良好讯号的低准确度问题，其通常来自DC/DC稳压器。此外，电压监控器消耗较低静态电流（I Q），例如TLV841仅消耗125奈安培（nA）。透过将低静态电流以及准确控制电压供应在0.5%内的能力相结合，新型电压监控器让我们有信心在不影响电池寿命的情况下设计准确的系统。

LV841是一款超小型DSBGA封装中具有±0.5%阈值精度的纳米功率精密电压监测仪。TLV841提供三种引脚变体（S、M、C），以同类产品中最小的总解决方案尺寸提供许多独特的选项。内置磁滞以及固定或可编程（TLV841C）复位延迟可防止在监测电压轨或按钮信号时出现错误的复位信号。在TLV841S的有源低输出上，可通过在检测和复位引脚之间添加外部电阻器来增加电压阈值滞后。TLV841凭借其精密性能、低功耗和同类最佳功能以及最小的紧凑外形，为广泛的电池供电应用（如个人和消费类产品）提供了理想的解决方案。
单独的VDD和SENSE（TLV841S）引脚允许高可靠性系统寻求冗余。SENSE与VDD分离，可以监测VDD以外的轨道电压，也可以用作按钮输入。感测引脚的高阻抗输入支持可选使用外部电阻器。TLV841S提供固定复位延迟定时选项，无需外部电容器。TLV841C允许编程复位延时，包括CT引脚浮动时的最小延时。TLV841M提供单独的手动复位（MR）引脚，用外部信号强制复位条件，或用作按钮输入。TLV841M可设置为VDD和MR引脚监控，以创建简单的双通道监控解决方案。TLV841在-40°C至+125°C（T-a）的温度范围内工作。

理由三：电压监控器可帮助我们将设计小型化

指针式手表的直径为38毫米至44毫米，由于空间有限，且需要设计多个电路来支援GP S模组、心率感测器、计步器和触控感测器等进阶功能，因此保持设计小巧可能是个真正的挑战，特别是因为每个子系统都有自己所需的电压轨。制造商经常在产品功能和维持产品尺寸最小之间做出妥协。

新型电压基准在晶圆晶片级封装中可用，其中封装的尺寸等于裸片的尺寸。TLV841 外形小巧（0.73毫米x 0.73毫米），常见间距为0.4毫米，高度为0.4毫米。在设计中添加这种尺寸的电压监控器对于健身运动pic手表的操作可靠性和功能相当重要。

图二说明TLV841的尺寸与常用尺寸的0603元件（例如0.1微法拉电容器）之间的比较。

图2 ：TLV841评估板

结论

为了满足消费者的需求，智慧型手表在尺寸、电池寿命和系统性能等层面上的设计要求也相应提高。新型电压监控器将会是满足各种设计的关键之一，使我们能够将更多功能整合到穿戴式装置的设计中，同时提高整体系统的稳定性和可靠度，并且不会影响最终产品尺寸。