电压监测装置

摘要

　　高效能多重电压装置需要核心电压的紧密公差 (tight tolerance)，才能使内部逻辑正确运作，并恰当执行软件程序代码。此外，在多重电压装置中，一般都有通电电压排序需求，藉以避免在通电及断电时造成锁定与装置损坏。电压监测装器可用于这类高效能装置，以确保在不同的电源条件下顺利启动及执行程序代码。

　　在最简单的形式中，电压监测装置包含电压侦测电路，这会触发定时器重设输出讯号。不论是电压监测装置或定时器，内部都能够使用数字或模拟电子装置。图 1 显示了一个典型的电压监测电路。电压侦测电路是带有迟滞的比较器。需监视的电压一般会透过外部电阻分配器加以划分，并且与参考电压相比较。监测装置通电时，/RESET 输出会下降。当划分的 SENSE 电压超过参考电压时，会触发可重复触发的单次定时器。该定时器会在一段固定的时间内将 /RESET 讯号降低，并且将适当的 RESET 讯号发送给 DSP、微处理器、FPGA 或其他的复杂逻辑设备。

市场趋势

　　市场趋势使得数字信号处理器 (DSP)、微处理器及现场可程序门阵列 (FPGA) 制造商不断提高时脉频率以达到更高效能，同时也需要降低功耗，这两个相斥的条件造就了多重电轨装置的开发。一般多重电轨装置会有一个 I/O 电压，其功能为输入及输出供电，例如驱动系统总线，与既有逻辑设备进行通讯或点亮 LED。I/O 电压通常为 3.3V 或 5.0V，是电路板上较高的电压之一。一个或多个较低的核心电压会用来驱动装置内的高频率逻辑。低核心电压允许逻辑迅速切换，同时可减少耗电，因为相较于较高电压，它能够降低切换耗损。

基本功能

　　监测装置的电压位准触发单次基本功能可用于预期用途以外的多种应用。例如，电压监测装置的其中一种常见应用是提供按钮开关的跳动消除机制。一般开启时，按钮开关都未按下，因此接点不会接触而形成电路。其中的机械部份会快速弹回，因此，在最终机械部份固定而形成电路之前，连接和中断连接的时间只有几毫秒。如果使用开关来引发边缘触发逻辑，开关弹回时会有多次逻辑错误触发的情形。放开按钮使得电路成为开路时，开关也会弹回。

　　大多数的监测装置都有手动重设开关的输入，而开关与接脚连接 (一般标示为 MR)。按下开关时会启动重设，情况就好像是监测的电压降低。监测装置可用来将按钮连接于此接脚，以避免按钮开关弹回。重设时间必须比使开关不弹回或弹回的时间更长。图 6 显示电压监测装置做为开关弹回防制电路的范例，其中按钮开关连接于 TPS3808 的 MR 接脚。开关规格规定弹回时间最长 8 毫秒，而不弹回时间最长 10 毫秒。外部 2.2nF 电容将重设时间长度设定为 13 毫秒，这比不弹回或弹回的时间都要长。

监控功能

　　监测装置的监控功能也可用于预期应用以外的其他用途。监控功能可用来侦测脉冲序列何时停止。例如，监控功能可监视序列通讯线路，以判断数据或频率的序列串流何时停止，或侦测停止或锁定的马达转子 (rotor)。图 9 显示监控定时器用于侦测锁定的马达转子。在此范例中，微处理器用来驱动马达。光纤槽转速器附加在马达转轴末端，只要马达转动，转轴就会提供脉冲序列。转速器的光敏晶体管会以转速器脉冲序列驱动监控定时器的输入 WDI。如果马达转子停止转动，脉冲序列就会停止，因此监控定时器便不会重设。经过 1.4 秒后，如果转速器无任何脉冲，TPS3128 便会将重设接脚的输出降低。这个低位讯号会驱动微处理器的输入接脚，因此微处理器可调整驱动输出，以补偿锁定转子状况。