微處理器電源監(jiān)控芯片SGM803及其應(yīng)用(圖)

在微處理器系統(tǒng)中，為保證微處理器系統(tǒng)穩(wěn)定而可靠地運(yùn)行，需給微處理器系統(tǒng)提供電源監(jiān)控電路。哈爾濱圣邦微電子的SGM803就是此種芯片。它可在微處理器上電，掉電及電壓低于供電電壓一定值時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)不低于140ms的復(fù)位低電平輸出，確保微處理器運(yùn)行在可知的狀態(tài)，避免錯(cuò)誤代碼的執(zhí)行。該芯片采用SOT-23封裝，比采用分立元件或通用芯片構(gòu)成的電路相比，大大減小了系統(tǒng)電路的復(fù)雜性和元器件的數(shù)量，顯著提高了系統(tǒng)的可靠性和精確度。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能
SGM803芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，該電路包含電壓比較器、低功耗電壓基準(zhǔn)源、分壓器、輸出延時(shí)電路和輸出驅(qū)動(dòng)電路。

參數(shù)和時(shí)序圖

圖1 SGM803內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖2 復(fù)位時(shí)序

1復(fù)位閾值電壓
復(fù)位閾值電壓VTH是SGM803最重要的一個(gè)參數(shù)。電源電壓降到復(fù)位閾值電源電壓時(shí)，芯片復(fù)位端給出復(fù)位信號(hào)，輸出低電平，使被監(jiān)控系統(tǒng)在供電電壓降低時(shí)及時(shí)復(fù)位，起到了有效的監(jiān)控作用。

2 復(fù)位時(shí)序
當(dāng)電源電壓下降到低于閾值電壓時(shí)，SGM803的復(fù)位信號(hào)為低電平，并且在電源電壓上升到大于閾值后的至少140ms內(nèi)，復(fù)位信號(hào)的低電平狀態(tài)仍保持有效。
如圖2所示，在復(fù)位電平由低變高時(shí)有一個(gè)復(fù)位延時(shí)約為140ms，此延時(shí)可保證供電電壓恢復(fù)到了閾值以上時(shí)，能使被控系統(tǒng)正常工作。

3 V_CC瞬態(tài)響應(yīng)
SGM803可保護(hù)微控制器，防止其掉電出錯(cuò)，對(duì)電源電壓的短時(shí)間突降有過濾功能，即電源電壓在很短時(shí)間內(nèi)低于復(fù)位閾值也不會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。不過，隨著電源電壓突降的幅度增加（變得比復(fù)位閾值更低），不產(chǎn)生有效復(fù)位信號(hào)的脈沖寬度將減小。通常情況下，當(dāng)電源電壓比復(fù)位閾值低100mV的時(shí)間小于10μs時(shí)，將不會(huì)產(chǎn)生有效的復(fù)位輸出。圖3所示為不會(huì)產(chǎn)生復(fù)位的V_CC瞬變的最大脈寬。隨著VCC瞬變的幅值較閾值越來(lái)越小（V_TH－V_CC的值不斷增加），最大脈寬也不斷減少。為了更好地使用SGM803，在盡可能地靠近V_CC和GND引腳處連接1個(gè)0.1μF的陶瓷旁路電容，以便提供更精確的復(fù)位門檻電壓和提高系統(tǒng)電壓監(jiān)控電路的抗干擾能力。

圖3  不會(huì)產(chǎn)生復(fù)位的V_CC瞬變的最大脈寬應(yīng)用電路

由于SGM803是開漏極輸出，所以在使用的時(shí)候，在電源V_CC和復(fù)位端加一上拉電阻，電阻的大小一般為100kΩ。復(fù)位端也可以單獨(dú)通過上拉電阻接電源，而不和V_CC連在一起，此電源的電壓可為0～5.5V之間的任意值，所以會(huì)有一個(gè)復(fù)位電流流向V_CC的電流（Leakage Current），SGM803的漏電流很小，最大只有1μA。
為了確保SGM803的復(fù)位管腳在V_CC低于1.0V時(shí)的狀態(tài)可知，建議在復(fù)位管腳和GND之間連接一個(gè)100kΩ左右的下拉電阻（見圖4）。

圖4  V_CC低于1.0V時(shí)的有效復(fù)位

因?yàn)镾GM803提供漏極開路復(fù)位輸出，所以SGM803可與μP/μC的雙向復(fù)位管腳相連，通過在SGM803的復(fù)位輸出和μP/μC的雙向復(fù)位管腳之間串聯(lián)一個(gè)4.7kΩ的電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。如MC68HC05系列微控制器，其復(fù)位引腳是一個(gè)雙向端口，在它的復(fù)位引腳上施加一個(gè)足夠?qū)挼牡碗娖矫}沖電壓，即可使MC68HC05復(fù)位。當(dāng)MC68HC05復(fù)位后，它同時(shí)又可通過軟件控制該端口變成低電平，以便使系統(tǒng)中的其他外部設(shè)備復(fù)位，具體電路如圖5所示。

圖5  雙向復(fù)位管腳的連接

圖6 多電源系統(tǒng)

一般應(yīng)用中，通常將SGM803的漏極開路輸出上拉到被監(jiān)測(cè)的電源電壓，即SGM803的電源端V_CC。在某些應(yīng)用中，也需要將SGM803的漏極開路輸出上拉到另外一路電源上，以實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換的目的，如圖6所示。需要注意的是，SGM803的漏極開路輸出在電源電壓低于1.15V時(shí)不再下拉電流。另外，因?yàn)樯侠娏鞯拇嬖?，隨著電源電壓的降低，SGM803的復(fù)位輸出端電壓將升高，這一現(xiàn)象是由被監(jiān)測(cè)的電壓，上拉電阻值以及上拉電阻所連接的電壓所共同決定的。