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[導(dǎo)讀]是的,真正的無毛刺監(jiān)控器IC是存在的。MAX16161/MAX16162就是例子,即使在零電源電壓下,這些IC也能產(chǎn)生可靠的復(fù)位信號,從而能夠監(jiān)控供電電壓低于1V的電子器件。

問題

真正的無故障電壓監(jiān)控器IC存在嗎?或者它只是一個概念?

回答

是的,真正的無毛刺監(jiān)控器IC是存在的。MAX16161/MAX16162就是例子,即使在零電源電壓下,這些IC也能產(chǎn)生可靠的復(fù)位信號,從而能夠監(jiān)控供電電壓低于1V的電子器件。

可靠的監(jiān)控器IC始終是工業(yè)界的行業(yè)需求,因為它可以提高系統(tǒng)可靠性,并在電壓瞬變和電源故障時提升系統(tǒng)性能。半導(dǎo)體制造商也在不斷提高電壓監(jiān)控器IC的性能。為了生成明確或可靠的復(fù)位信號,監(jiān)控器IC只需要一個稱為上電復(fù)位的最低電壓(VPOR),而在達到該最低電源電壓之前,復(fù)位信號的狀態(tài)是不確定的。一般來說,我們將其稱之為復(fù)位毛刺。

復(fù)位引腳主要有兩種不同的拓撲結(jié)構(gòu):開漏和推挽(圖1)。兩種拓撲結(jié)構(gòu)都使用NMOS作為下拉MOSFET。

上電期間,如果電源電壓低于VPOR,就沒有足夠的電壓能驅(qū)動內(nèi)部MOSFET工作,因此MOSFET關(guān)閉。此時,監(jiān)控器無法對復(fù)位電壓進行控制。復(fù)位電壓將與上拉電壓(VPULLUP)成比例上升。而一旦電源電壓高于VPOR,內(nèi)部MOSFET將驅(qū)動RESET引腳進入有效狀態(tài)。

圖1.復(fù)位拓撲的開漏配置和推挽配置。

圖2.數(shù)據(jù)手冊EC表中的POR規(guī)格。

電壓監(jiān)控器可用于監(jiān)控FPGA、ASIC或數(shù)字信號處理器的低電源軌,其電壓可低至1 V。在低供電電壓處理器中,I/O的邏輯電平非常敏感,其VIH可低至0.5 V,如圖3所示。

上電期間,F(xiàn)PGA、ASIC或數(shù)字信號處理器需要處于RESET狀態(tài),直到所有電源軌穩(wěn)定。當(dāng)VCC低于VPOR時,RESET引腳可能會出現(xiàn)毛刺,該毛刺可能會觸發(fā)FPGA的未知狀態(tài)。一旦VCC高于VPOR,內(nèi)部MOSFET就會開啟,并將RESET連接到GND,使RESET引腳輸出正確的邏輯低電平。

圖3.監(jiān)控器與低壓ASIC、FPGA或數(shù)字信號處理器的接口。

圖4.帶毛刺復(fù)位信號的上電時序。

隨著電子行業(yè)向低壓半導(dǎo)體發(fā)展,模擬芯片制造商也在傳統(tǒng)監(jiān)控器的基礎(chǔ)上努力實現(xiàn)無毛刺復(fù)位。制造商可以通過改進工藝來降低VPOR,但實現(xiàn)真正的無毛刺監(jiān)控器需要一個全新的架構(gòu)。

目前,如圖5所示系統(tǒng)工程師使用帶有傳統(tǒng)監(jiān)控器的外部電路來模擬無毛刺監(jiān)控功能。添加一個配置為源極跟隨器的標(biāo)準(zhǔn)JFET可以實現(xiàn)這一功能,源極的電壓將取決于柵極電壓VG與JFET閾值電壓的差。JFET閾值電壓會在VG和VOUT之間產(chǎn)生大約1 V的壓降,從而避免監(jiān)控器的輸出電壓在內(nèi)部MOSFET關(guān)斷時升高,直到監(jiān)控器的內(nèi)部MOSFET開始正常工作。

圖5.帶有外部P型JFET的傳統(tǒng)監(jiān)控器,可實現(xiàn)無毛刺工作。

結(jié)論

真正的無毛刺監(jiān)控器IC不再只是一個概念。設(shè)計人員現(xiàn)在擁有一款能在零電源電壓下產(chǎn)生可靠復(fù)位信號的監(jiān)控器IC,使系統(tǒng)工程師能夠使用該IC來監(jiān)控低供電電壓(低于1 V)的電子器件。MAX16161/MAX16162為微型nanoPower IC,靜態(tài)電流僅為825 nA,有助于延長系統(tǒng)電池壽命。

圖6.MAX16162的應(yīng)用示意圖和相應(yīng)的時序圖。

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