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[导读]监控电压轨与做庭院工作一样令人着迷。虽然大多数人并不特别喜欢拔除杂草或修剪树篱,但有必要防止事情失控或让其他人对你大喊大叫。 幸运的是,有无数种方法可以监控我们的 1.8V 电源轨。不幸的是,并不总是清楚哪种方法最好。本博客系列的第 1 部分着眼于电压监控为何如此重要。

监控电压轨与做庭院工作一样令人着迷。虽然大多数人并不特别喜欢拔除杂草或修剪树篱,但有必要防止事情失控或让其他人对你大喊大叫。

幸运的是,有无数种方法可以监控我们 1.8V 电源轨。不幸的是,并不总是清楚哪种方法最好。本文着眼于电压监控为何如此重要。

避免掉电

在数字领域,掉电会导致处理器锁定和故障。例如,MSP430™ 微控制器 (MCU) 线路中的最小电源电压为 1.8V。将电源电压降至该阈值以下,即使是短暂的,也可能意味着麻烦。幸运的是,许多 MSP430 MCU 都包含自己的复位 IC 以防止出现这种情况。如果发生掉电,复位 IC 将处理器置于复位状态,直到电源电压上升到可容忍的水平。如果电压监视器尚未集成到 MCU 中或需要冗余,则由工程师自行实施,如图 1 所示。

 

1:使用TPS3813 K33进行电压监控和看门狗监控

TPS3813-Q1监控电路主要为 DSP 和基于处理器的系统提供电路初始化和计时监测等功能。
上电期间,RESET引脚会在电源电压 (VDD) 超出 1.1V 时有效。因此,只要 VDD保持在阈值电压 (VIT) 以下,监控电路就会监测 VDD并使RESET引脚保持有效状态。
内部计时器将会延迟输出恢复至无效(高电平)状态的时间,以确保系统正常复位。延时时间 td = 25ms(典型值)在 VDD上升至高于阈值电压 (VIT) 之后开始。当电源电压降至阈值电压 (VIT) 以下时,输出再次变为有效状态(低电平)。无需外部组件。该系列中的所有器件均具有一个通过内部分压器设定的固定感应阈值电压 (VIT)。
对于安全关键型应用,TPS3813-Q1系列器件包含具备可编程延迟和窗口比率的窗口看门狗。可以通过将 WDT 引脚连接到 GND 或 VDD或使用外部电容器来设置看门狗超时的上限。可以通过将 WDR 引脚连接到 GND 或 VDD来设置下限和窗口比率。如果为看门狗操作不当,RESET引脚将使微控制器复位。
该产品系列专为 2.5V、3V、3.3V 和 5V 电源电压而设计。这些该器件采用 6 引脚 SOT-23 封装。这些器件的工作温度范围为–40°C 至 125°C。

感测过压事件

IC 的绝对额定电压至关重要。以TPS61230 为例——在正常运行期间,输入电压范围额定为 5.5V。输入端施加的绝对最大电压为 6V。超过绝对最大电压可能会导致可靠性问题和/或对 IC 造成永久性损坏。尽管TPS61230可能在标称 5V 电压轨下运行,但可能不会考虑不准确或瞬态电压。额定精度为 5% 的 5V 电压轨很容易成为 5.25V 电压轨。如果线路上有足够的电感,加载电路会导致电压出现尖峰,从而导致电源电压高于 6V。预防措施,例如热插拔和电子保险丝将有助于防止这些事件。在某些情况下,复位 IC 也可以完成相同的任务,如图 2 所示。

 

2:使用TPS3700TPS3701等窗口比较器检测 5V 线路是否发生过压事件

电池电量监测

确保锂离子 (Li-ion) 和其他电池技术不会偏离其安全工作区域势在必行。这包括防止充电不足和过度充电状态。虽然这通常通过电池管理系统 (BMS)来实现,但电压监视器也可以保护电池(或多个电池)免受此类事件的影响。图 3 显示了使用双电压监视器来检测下降的电池电压的实现。

 

3:使用TPS3779监控 3.6V 锂离子电池

诊断

除了保护之外,系统可能需要监控其轨道,作为整体诊断策略的一部分。例如,当系统试图获得国际电工委员会 (IEC) 61508 标准下的安全完整性等级 (SIL) 认可时。电压监视器是确保电压轨正常运行的一种方式。




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