電壓監(jiān)控器需要最小電源電壓，然后才能產(chǎn)生低于最小電源電壓復(fù)位的有效復(fù)位，然后遵循電源電壓軌，產(chǎn)生復(fù)位毛刺。復(fù)位毛刺會在上電期間觸發(fā)發(fā)給處理器或關(guān)鍵負載的錯誤信號。本應(yīng)用筆記討論了無毛刺監(jiān)控器的各個方面。

介紹

監(jiān)控器IC是幾乎所有系統(tǒng)的寶貴補充，因為它可以提高可靠性，改善系統(tǒng)性能，避免過壓瞬變，并防止電源故障。半導體制造商正在不斷努力提高電壓監(jiān)控器IC的性能。上電復(fù)位毛刺是業(yè)界試圖改進的性能領(lǐng)域之一。

監(jiān)控器IC需要最小電壓（V由） 以生成干凈或可靠的復(fù)位信號。上電時，在電源軌達到 V 之前由，復(fù)位信號的狀態(tài)未確定。通常，我們稱之為重置故障。

在本應(yīng)用筆記中，我們將討論復(fù)位毛刺的基本原理，并了解Maxim的方法如何超越傳統(tǒng)的無毛刺監(jiān)控器方法。

重置驅(qū)動程序的拓撲

RESET引腳主要有兩種不同的電路拓撲：漏極開路或推挽式。兩種拓撲都使用NMOS下拉MOSFET。

圖1.監(jiān)控器IC中使用的不同復(fù)位拓撲。

漏極開路輸出為系統(tǒng)設(shè)計人員提供了更大的靈活性，因為輸出可以上拉到系統(tǒng)中的任何電壓軌，當它們用作可能需要不同電壓電平（V他們在這).推挽輸出配置在具有類似電壓軌的系統(tǒng)中更有用。

上電復(fù)位毛刺

上電時，驅(qū)動輸出MOSFET的內(nèi)部電路處于非活動狀態(tài)，直到上升電源電壓達到V由.在此間隔內(nèi)，輸出MOSFET保持關(guān)斷狀態(tài)，復(fù)位將與上拉電壓成比例上升（V上拉).一旦電源電壓高于 V由，內(nèi)部 MOSFET 將驅(qū)動復(fù)位至有效的復(fù)位狀態(tài)。當VCC從0V上升到V時，復(fù)位電壓的意外上升由通常稱為復(fù)位毛刺，可能導致系統(tǒng)運行不可靠。

圖2.常規(guī)電壓監(jiān)控器的電氣特性表中提到的 POR 電壓。

圖3.顯示復(fù)位毛刺的上電序列。

為什么選擇無故障的主管？

通常，電壓監(jiān)控器控制微控制器的復(fù)位引腳或DC-DC控制器的使能引腳。如果復(fù)位毛刺的幅度接近最小高邏輯閾值（V他們）的微控制器復(fù)位引腳或DC-DC控制器的使能，它可以觸發(fā)錯誤信號。以下是一些關(guān)鍵應(yīng)用，其中復(fù)位毛刺是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。

與低壓處理器接口

電壓監(jiān)控器可用于監(jiān)控電壓低至1V的FPGA、ASIC或DSP的低壓軌。在低壓處理器中，I/O邏輯電平非常敏感，并且V他們可低至0.5V，如圖3所示。

在上電期間，F(xiàn)PGA、ASIC 或 DSP 器件需要處于復(fù)位狀態(tài)，直到所有電源軌穩(wěn)定。由于 RESET 可能會在 V 時出現(xiàn)故障DD低于 V由，此故障可能會觸發(fā)這些關(guān)鍵組件的未知狀態(tài)。一旦 VDD 高于 V由，內(nèi)部 MOSFET 導通，將 RESET 連接到 GND，并使 RESET 輸出正確的低邏輯電平。

圖4.電壓監(jiān)控器與低壓處理器 （ASIC/FPGA/DSP） 接口。

控制 DC-DC 控制器的使能

在許多應(yīng)用中，各種DC-DC轉(zhuǎn)換器在啟動之前需要最小電源電壓，或者它們在輸入電容器上需要足夠的能量來支持轉(zhuǎn)換器的浪涌要求。在沒有足夠的能量的情況下，浪涌電流可能會將輸入電壓拉低過低，并導致系統(tǒng)或轉(zhuǎn)換器復(fù)位。使用電壓監(jiān)控器控制轉(zhuǎn)換器的使能引腳可使使能引腳保持低電平，直到電源電壓穩(wěn)定或高于電壓監(jiān)控器的監(jiān)視門限。

上電期間，如果復(fù)位毛刺的幅度大于最小值，則使能高閾值電壓（V他們），控制器可能會被觸發(fā)并導致系統(tǒng)故障。

圖5.使用電壓監(jiān)控器控制 DC-DC 控制器的使能。

無毛刺操作的分立解決方案

目前，系統(tǒng)工程師在傳統(tǒng)監(jiān)控器上增加了一個外部電路，以模擬監(jiān)控器的無毛刺特性，如圖6所示。通過添加在源極跟隨器配置中配置的標準JFET，源極的電壓將跟隨V處的電壓G（柵極電壓）減去JFET的閾值電壓。JFET 的門限在 V 之間產(chǎn)生大約 1V 的壓降G和 V外并消除輸出端的電壓電位上升，直到內(nèi)部電路開始工作。

圖6.帶有外部 P-JFET 的傳統(tǒng)監(jiān)控器，可實現(xiàn)無毛刺操作。

無故障操作的集成解決方案

Maxim Integrated 推出 MAX16161/MAX16162 毫微功耗、真正無毛刺電壓監(jiān)控器。MAX16161/MAX16162即使VCC為0V，也能通過RESET引腳吸收電流。這可確保RESET在零電源電壓下的有效狀態(tài)，并提供無毛刺的上電/關(guān)斷操作（圖7）。

MAX16161/MAX16162無需任何外部元件即可實現(xiàn)無毛刺工作，提供小巧、高性價比的解決方案。MAX16161/MAX16162的主要特性和優(yōu)點是：

無上電故障

825nA（典型值）靜態(tài)電流，可延長電池壽命

正負電平觸發(fā)MR輸入選項（MAX16161）

MR去抖動電路（MAX16161）

獨立的VCC和VIN輸入（MAX16162）

多個可用的復(fù)位超時周期

門限電壓選項：1.7V至4.85V （MAX16161）;0.6V至4.85V （MAX16162）

纖巧型 4 焊球 WLP 和 4 引腳 SOT23 封裝

-40°C 至 +125°C 寬工作溫度范圍

圖7.MAX16162的應(yīng)用圖和時序圖

實驗室結(jié)果

將MAX16161與具有上電毛刺的傳統(tǒng)監(jiān)控器進行比較，以說明無毛刺監(jiān)控器如何幫助LDO順利上電。圖8顯示了LDO與傳統(tǒng)監(jiān)控器的基本連接，后者監(jiān)視IN軌（1.8V）。

監(jiān)控器的門限設(shè)置為1.7V，高于LDO的最小電源要求。

圖8.通過電壓監(jiān)控器控制MAX38908的使能（帶上電毛刺）。

圖9所示為LDO（MAX38908）的上電響應(yīng)，其中V偏見（粉紅色）設(shè)置為 3V，IN（綠色）從 0V 上升到 1.8V。電壓監(jiān)控器，帶V由1.1V，監(jiān)控輸入。RESET連接到MAX38908的EN（藍色）并被拉入。LDO輸出（黃色）錯誤地顯示為使能高于V值哦（1V）電平。一旦 IN 高于 V由（1.1V），由于IN小于閾值電壓（1.7V），RESET被拉低。這會釋放 LDO 的輸出。

圖9.MAX38908的上電序列，使能毛刺導致錯誤輸出。

IN超過閾值電壓后，監(jiān)控器被拉高并啟用LDO。

對MAX16161無毛刺電壓監(jiān)控器重復(fù)類似的測試。在這個實驗中，我們觀察到即使IN低于V，RESET也會被拉低。由并且LDO上沒有錯誤的OUT，如圖10所示。

圖 10.利用MAX38908控制MAX16161的使能（無干擾監(jiān)控器）。

圖 11.MAX38908的上電順序，由MAX16161產(chǎn)生干凈的使能。

總結(jié)

真正的無毛刺監(jiān)控器IC不再只是一個概念。借助毫微功耗MAX16161/MAX16162，設(shè)計人員現(xiàn)在擁有一個監(jiān)控器IC，可在零電源電壓附近產(chǎn)生可靠的復(fù)位信號，從而在低壓（<1V）電子器件中實現(xiàn)電源監(jiān)控，采用微型封裝，靜態(tài)電流僅為825nA，有助于延長系統(tǒng)電池壽命。

審核編輯：郭婷