500nA電源監控器延長了便攜式應用中的電池使用壽命(08-100)

　　引言

　　在電子設備 (特別是電池供電型產品) 的設計中，功耗是一項重要的問題。對于電子設備設計師而言，面臨的難題是如何在不顯著縮短設備電池運行時間的情況下增添功能。例如：拆開任何一部時尚的便攜式設備，您將會發現，不少集成電路即使在處于空閑狀態的時候也會消耗一定的電流。應盡量地減小嵌入式電路的靜態電流和工作電流 (以最大限度地延長應用的電池工作壽命)，這一點很重要。

　　有的時候，在弱電池電壓條件下，當接通設備時，您可能只會發現它沒有任何反應，并且在其上電序列過早終止之后被部分配置。避免發生該問題的一種方法是采用功率需求極低的電源監控器來監視系統電源，從而使得它們即使在電池電量消耗非常之大的情況下也能夠做出響應。LTC2934 和 LTC2935 超低功率監控器在設備工作的所有相位期間均提供了準確的電壓監視和微處理器控制。系統初始化、電源故障預警、手動復位和上電/斷電復位發生等功能都被內置于器件之中，因而僅需從電源吸收區區 500nA 的電流。

　　在非常適合于電池供電型產品的同時，LTC2934 和 LTC2935 也可在任何需要電壓監視和/或微處理器控制的應用中使用。這些監控器的超低負載電流使產品能夠采用容量較小的電池，并擁有較長的工作時間。其典型應用包括便攜式數據記錄器、醫療設備、遠程系統和本質安全設備。

　　圖1 典型的電源監視器應用

　　電源電壓上升：啟動很重要

　　在電源上電的過程中需要控制器件的啟動，這一點很重要。LTC2934/35 上電復位(POR) 功能提供了電壓監視和邏輯控制，用于防止在電源電壓不足的情況下起動微處理器。PRO 功能還產生了一個延時，以為電源電壓的穩定提供少許余量。該延時也使得一個處理器振蕩器能夠起振，并在允許微處理器執行編碼操作之前達到一個穩定的頻率。

　　來自監控器的復位輸出 /RST 通常連接至微處理器的復位輸入。在系統啟動期間，監控器把 /RST 輸出保持于低電平。當電壓達到一個規定的最小值時，內部復位定時器將開始運行，并另外再把 /RST 輸出保持于低電平達一定的時間 (通常為 200ms)。當復位定時器終止操作時，/RST 輸出被拉至高電平，并把微處理器從其復位狀態中釋放出來。

　　圖 2 示出了從圖 1 所示的典型應用電路獲得的電源上升波形。當 VCC 超過了電源故障門限 +2.5% 遲滯 (3.192V x 1.025 = 3.272V) 時，允許把電源故障輸出 (/PFO) 拉至高電平。LT3009 (一款 3μA LDO) 從 VCC 來供電。由于 /PFO 輸出由 LDO 輸出來上拉，因此 /PFO 將跟隨LDO。當LDO輸出超過了復位門限+5%遲滯(1.696V x 1.05=1.781V)時，內部復位定時器開始運行。在200ms之后，/RST 被拉至高電平，而且，與 /RST 相連的系統邏輯電路從其復位狀態中釋放出來。

　　圖2 典型的上電波形

　　電源電壓下降：注意預警

　　非受控的電源丟失會引發許多的系統問題。LTC2934 和 LTC2935 包含一個電源故障邏輯輸出 (/PFO)，將其拉至低電平，以對即將發生的電源丟失提供預警。預警應在被監視電源的電壓下降至不足電平之前 (以及遠遠早于 /RST 輸出被拉至低電平的時候) 提供，這樣才能發揮效用。/PFO 和 /RST 被拉至低電平之間的時間可用于在停機之前啟動多項關鍵的操作。當監控器把微處理器復位拉至低電平時，就有可能無法執行操作。由電源故障報警信號所啟動的操作包括：關斷非關鍵元件 (以保存能量)，并把重要的數據寫入存儲器。有些安全應用可能還會要求將數據刪除，從而不給存儲器窺探者以可乘之機。