保證我們的 FPGA 應用電源是安全的

我們都知道，我們生活中的新技術(shù)帶來了巨大的機遇和可能性，但也帶來了新的挑戰(zhàn)。例如，智能手機和平板電腦讓我們可以 24/7 全天候訪問我們周圍的世界，但也產(chǎn)生了如此依賴，以至于我們可能無法放下它們。

同樣，芯片級技術(shù)的進步有助于創(chuàng)造無限機遇，但也帶來挑戰(zhàn)。隨著新的、更小的工藝節(jié)點和更低的核心電壓軌，我們看到了更高集成度和更高效率的好處。同時，由于邊角分布和工藝變化，它也帶來了硅性能變化的挑戰(zhàn)。為了應對這些硅工藝變化，供應商正在指定具有更嚴格公差的電源軌（見表 1）。

表 1：Xilinx Virtex-7 電源要求 

從電壓監(jiān)控/監(jiān)督的角度來看，具有更嚴格容差的較低電源軌給系統(tǒng)設(shè)計人員帶來了挑戰(zhàn)，要求他們在 FPGA、ASIC 或存儲器組暴露于高壓尖峰時保護數(shù)據(jù)并將系統(tǒng)移至安全模式。

典型的電壓監(jiān)控器集成電路 (IC) 將具有寬電壓閾值精度、可變遲滯、抗干擾能力差且無過壓檢測功能。這些不準確導致復位發(fā)生在窄容差范圍之外（圖 1），在標稱電源范圍內(nèi)觸發(fā)錯誤復位，并產(chǎn)生對過壓和欠壓瞬態(tài)的敏感性，這可能會使系統(tǒng)處于危險之中。

圖 1：復位發(fā)生在安全內(nèi)核電壓容差之外

此外，工業(yè)和汽車應用中越來越多的安全標準（例如 ISO26262 和 ISO61508）需要具有集成過壓檢測功能的高精度電壓監(jiān)控。

為了應對這些多重挑戰(zhàn)，TI 開發(fā)了TPS3702，這是一款采用小型 SOT-23-6 封裝的具有固定閾值電壓的過壓和欠壓窗口比較器。TPS3702是小型SOT-6封裝中的集成過壓和欠壓窗口檢測器。這種高精度電壓檢測器非常適合于在低壓供電軌上運行且具有窄裕度供電公差的系統(tǒng)。0.55%和1.0%的低閾值滯后選項可防止在受監(jiān)控電源處于其正常工作范圍時出現(xiàn)錯誤復位信號。內(nèi)部故障抗擾性和噪聲濾波器進一步消除錯誤信號導致的錯誤復位。
TPS3702不需要任何外部電阻器來設(shè)置過壓和欠壓復位閾值，這進一步提高了整體精度并降低了解決方案的大小和成本。SET引腳用于在每個設(shè)備中設(shè)計的兩個可用閾值電壓之間進行選擇。單獨的傳感輸入引腳和VDD引腳允許安全關(guān)鍵和高可靠性系統(tǒng)尋求冗余。該設(shè)備還具有OV和UV引腳的獨立復位輸出；作為開漏配置的結(jié)果，UV和OV可以連接在一起。
該裝置的典型靜態(tài)電流規(guī)格為7μa，適合在-40°C至125°C的工業(yè)溫度范圍內(nèi)使用。

■ AEC-Q100合格：
▲ 設(shè)備溫度等級1:–40°C至125°C環(huán)境工作溫度
▲ 設(shè)備HBM ESD等級2
▲ 設(shè)備CDM ESD分類等級C4B
■ 輸入電壓范圍：2伏至18伏
■ 高閾值精度：
▲ 0.25%（典型）
▲ 0.9%（–40°C至125°C）
■ 固定窗口閾值引腳對1 V和5 V之間的標稱導軌進行了優(yōu)化
■ 開路漏極輸出，用于過壓和欠壓指示
■ 內(nèi)部故障免疫
■ 使用設(shè)定銷調(diào)整閾值
■ 低靜態(tài)電流：7μA（典型值）
■ 內(nèi)部閾值滯后：0.55%，1.0%
■ SOT-6封裝

這種高精度窗口比較器為 FPGA 設(shè)計人員提供了以下優(yōu)勢：

· FPGA/ASIC 嚴格公差 – TPS3702 在整個溫度范圍內(nèi)具有 0.9% 的最大閾值電壓精度。這是通過在工廠級別修整內(nèi)部電阻分壓器來實現(xiàn)的。其他電壓監(jiān)視器需要外部電阻分壓器，這會導致閾值電壓不準確。TPS3702 非常適合在低壓電源軌上運行且具有嚴格電源容差的系統(tǒng)。在 FPGA 最小/最大電源容差被否決之前，其非常高的精度保證了安全的 RST。

· 標稱電壓窗口內(nèi)的錯誤復位 – 0.55% 或 1.0% 的低閾值滯后選項可防止干擾中斷，同時確保僅當 V CC回到安全窗口時才釋放 RST。

· 抗過沖和下沖尖峰——內(nèi)部毛刺抗擾濾波器進一步消除了由錯誤信號導致的錯誤復位。

· ASIL 和 SIL 風險等級需要準確的過壓和欠壓 - TPS3702 使您能夠圍繞所選電壓選項（+/-3%、+/-5%、+/-7%、+/-）選擇窗口范圍的閾值選項10%) 根據(jù)您的應用要求和安全標準需要。

圖 2：TPS3702 的可能應用