什么是毛刺,来源于何处?我们来考虑具有微控制器和相关监控/保护复位 IC 的系统,后者的作用简单而集中:在上电、掉电和断电情况下保持系统可靠运行(图 1)。
图 1:要了解毛刺来源,首先需要了解简单的典型微控制器及其相关监控/保护复位 IC 的布局,这两者都由电池及各自的稳压器供电。(图片 Devices)在典型的电池供电型应用中,DC-DC 转换器由小型低压电池产生电源轨。监控 IC 一般置于 DC-DC 转换器和微控制器之间,用于监测电源电压并启用或禁用微控制器。监控 IC 通过准确监测系统电源,然后断言微控制器的使能输入或取消其断言,以确保运行可靠。微控制器的启用和禁用是通过监控 IC 的复位输出引脚管理的。该引脚通常是开漏引脚,与一个10 kΩ 上拉电阻器相连接。该监控 IC 可监控电源电压并在输入电压低于复位阈值时发出复位信号。在受监控电压升高至其标称电压值的阈值后,复位输出在复位超时周期内保持有效,然后解除。这样,目标微控制器就可摆脱复位状态并开始工作。但是,在监控 IC 开启并将复位线路拉低之前,复位线路会发生什么?我们仔细观察典型的上电顺序就能找到答案(图 2)。当电源轨 VCC 开始上电时,微控制器和监管 IC 都处于断开状态。因此,复位线路处于浮动状态,10 kΩ 上拉电阻使其电压跟踪 VCC。
图 2:在典型上电序列中,复位线路处于浮动状态,所以其电压可跟踪电源轨 VCC 的上升情况。(图片 Devices)随着在越来越低的电压下工作的低功耗设备日趋增多,这种毛刺也就变成了主要问题。我们来考虑具有 3.3 V、2.5 V 和 1.8 V 三个逻辑电平的系统(图 3)。对于 3.3 V 系统,输出低压阈值 (Vol) 和输入低压阈值 (Vil) 在 0.4 V 和 0.8 V 之间。如果在 0.9 V 时出现毛刺,将有可能由于开启和关闭操作导致处理器变得不稳定。
图 3:逻辑电平从 3.3 V 降至 1.8 V,相关的电压阈值也是如此。(图片 Devices)毛刺影响了系统运行时,这种情况将如何发展?我们来考虑一下电源电压 VDD 缓慢上升到 0.9 V,并在该值处保持一小段时间(图 4)。虽然这个电压不足以开启监控 IC,但仍可能开启微控制器,并使其在不稳定状态下运行。由于在 0.9 V 时处于不确定状态,所以微控制器 RESET 输入会将毛刺解释为逻辑 1 或 0,从而错误地将其启用或禁用。
图 4:当电源电压 VDD 上升至 0.9 V 并保持时,微控制器可能会不稳定地开启和关断。(图片 Devices)实现这一目的需要采用专有的电路和 IC,如 MAX16162,这是一款具有无毛刺上电功能的毫微功耗电源监控器。有了这款采用四凸点 WLP 和四引脚 SOT23 封装的小型 IC,只要 VDD 低于阈值电压,复位输出就会保持低电平,从而防止复位线路上出现电压毛刺。一旦达到电压阈值并且延迟时间结束,复位输出就取消断言并启用微控制器(图 5)。
图 5:只要 VDD 低于阈值电压,MAX16162 就会保持复位输出为低电平,以防复位线路上出现电压毛刺。(图片 Devices)不同于传统监控 IC 在 VCC 非常低时无法控制复位输出状态,MAX16162 的复位输出保证在达到有效的 VCC 水平之前一直保持断言状态。MAX16161 是 MAX16162 的近亲,规格几乎相同,但存在一个功能差异且前者对一些引脚布局进行了重新定义(图 6)。该器件配备了手动复位 (MR) 输入,会在接收到适当的输入信号时发出复位信号。根据具体选择,该信号可以是低电平有效或高电平有效信号。相比之下,MAX16162 没有 MR 输入,而是配备独立的 VCC 和 VIN 的引脚,允许阈值电压低至 0.6 V。
图 6:MAX16161 和 MAX16162 类似,但在功能和引脚方面有个小区别:MAX16161 配备 MR 输入,会在收到适当的输入信号时,发出复位信号,而 MAX16162 则有单独的 VCC 和 VIN 引脚。(图片 Devices)MAX16161 和 MAX16162 可用作简单的电源定序器(图 7)。在个稳压器的输出电压变为有效后,MAX16161/MAX16162 会插入一个延迟,并在复位超期后为第二个稳压器生成使能信号。由于 MAX16161/MAX16162 在电源电压变为正确值之前永远不会取消复位,因此受控电源永远不会被错误地启用。
图 7:可以对使用 MAX16161 的电路进行配置,这样该器件不仅可以确保无毛刺上电,还可以管理两个电源轨之间的电源轨定序。(图片 Devices)也有许多设计具有多电源轨和更复杂的定序要求。此时,Analog Devices 的 LTC2928 多通道电源定序器和监控器便是一种解决方案(图 8)。
图 8:LTC2928 电源定序器管理四个独立电源轨之间的上电和掉电顺序,并使用户能够控制关键参数。(图片 Devices)免责声明: 凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处。非本网作品均来自互联网,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。