低功耗、可調節的 UV 和 OV 監測器 ADCMP671 深度解析

在電子設計領域，對于電源電壓的監測至關重要，尤其是在低功耗系統和便攜式應用中。今天我們要介紹的是 Analog Devices 公司的 ADCMP671，一款低功耗、可調節的 UV（欠壓）和 OV（過壓）監測器。

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一、產品概述

ADCMP671 電壓監測器由兩個低功耗、高精度比較器和參考電路組成。它的供電電壓范圍為 1.7 V 至 5.5 V，最大電流僅為 17 μA，非常適合低功耗系統監測和便攜式應用。該器件主要用于監測和報告電源的欠壓和過壓故障，其低輸入偏置電流和電壓參考允許通過電阻將 UV 和 OV 閾值調節至低至 400 mV。

二、產品特性

2.1 低功耗與寬電壓范圍

• 低功耗：在 125°C 時，最大靜態電流僅為 17 μA，這使得它在電池供電的設備中表現出色，能夠有效延長設備的續航時間。
• 寬電壓范圍：供電范圍為 1.7 V 至 5.5 V，適應多種電源環境，增強了其通用性。

2.2 高精度閾值

在 (V_{DO}=3.3 ~V)、25°C 條件下，閾值為 400 mV，精度達到 ±0.275%，能夠提供準確的電壓監測。

2.3 靈活的監測方式

• 窗口監測：通過最少的處理器 I/O 實現窗口監測，僅需 N + 1 個處理器 I/O 即可單獨監測 N 個電源軌。
• 內部遲滯：典型值為 9.2 mV，可有效防止因噪聲或緩慢變化的信號通過開關閾值而導致的輸出振蕩。

2.4 多樣的輸出配置

• 開漏輸出：包括 PWRGD 輸出和 (overline{OV}) 輸出。PWRGD 輸出指示電源在 UV 和 OV 窗口內，(overline{OV}) 輸出指示電源過壓。每個輸出在不同溫度下都能保證吸收大于 5 mA 的電流。
• 電源良好指示輸出：PWRGD 輸出方便用戶判斷電源是否正常工作。
• 指定過壓指示輸出：(overline{OV}) 輸出為系統提供過壓保護的重要信號。

2.5 小巧封裝

采用 6 引腳 TSOT 封裝，高度僅為 1 mm，適合對空間要求較高的應用。

三、應用場景

3.1 電源電壓監測

可用于各種電子設備的電源電壓監測，確保電源在正常范圍內工作，保護設備免受欠壓和過壓的損害。

3.2 鋰離子電池監測

在鋰離子電池應用中，監測電池電壓，防止電池過充或過放，延長電池使用壽命。

3.3 便攜式應用和手持儀器

由于其低功耗和小巧的封裝，非常適合便攜式設備和手持儀器，如智能手機、平板電腦、便攜式醫療設備等。

四、技術參數詳解

4.1 閾值參數

不同供電電壓和溫度條件下，上升輸入閾值電壓（(V{TH(R)})）和下降輸入閾值電壓（(V{TH(F)})）有所不同。例如，在 (V{DD}=3.3 ~V)、25°C 時，(V{TH(R)}) 典型值為 400.4 mV，(V_{TH(F)}) 典型值為 391 mV，上升輸入閾值電壓精度為 ±0.275%，下降輸入閾值電壓精度為 ±0.475%。隨著溫度和供電電壓的變化，這些參數會在一定范圍內波動。

4.2 輸入特性

輸入偏置電流在不同條件下有不同的表現，最大為 2.5 nA，在設計時需要考慮其對電路的影響。

4.3 開漏輸出特性

輸出低電壓在不同供電電壓和輸出電流條件下有相應的規格，輸出泄漏電流最大為 0.1 μA。

4.4 動態性能

包括高低電平傳播延遲、輸出上升時間和下降時間等參數，在 (V_{DD}=5.5 ~V) 時，高到低傳播延遲典型值為 10 μs，低到高傳播延遲典型值為 8 μs。

4.5 電源特性

供電電流隨著供電電壓的變化而變化，在 (V{DD}=1.7 ~V) 時，典型值為 5.7 μA，最大為 10 μA；在 (V{DD}=5.5 ~V) 時，典型值為 6.5 μA，最大為 11 μA。

五、典型性能特性

5.1 閾值電壓分布

從典型性能特性圖中可以看出，上升輸入閾值電壓和下降輸入閾值電壓在不同溫度和供電電壓下有一定的分布范圍。例如，在 (V{DD}=5V)、(T{A}=25°C) 時，上升輸入閾值電壓的分布在一定范圍內，這有助于我們了解器件的一致性。

5.2 遲滯特性

遲滯與溫度和供電電壓有關，不同條件下遲滯值會有所變化。通過分析遲滯特性，我們可以更好地設計電路，避免輸出振蕩。

5.3 電源電流特性

電源電流與供電電壓、輸出灌電流和溫度等因素有關。了解這些特性可以幫助我們在設計時合理選擇電源和負載，確保系統的穩定性和低功耗。

六、應用信息

6.1 比較器和內部參考

ADCMP671 內部有兩個比較器，一個用于欠壓檢測，另一個用于過壓檢測。比較器的上升輸入閾值電壓設計為與內部 400 mV 參考相等，這為電壓監測提供了準確的基準。

6.2 電源供應

建議在 (V_{DD}) 和 GND 之間連接一個 0.1 μF 的去耦電容，以減少電源噪聲對器件的影響。

6.3 輸入設計

比較器輸入電壓范圍受最大 (V_{DD}) 電壓限制。在輸入添加電阻串時，需要謹慎選擇電阻值，因為輸入偏置電流與電阻串底部電阻并聯，應先選擇底部電阻以控制偏置電流引入的誤差。為了減少外部元件數量，可以使用三個電阻分壓器來編程 UV 和 OV 閾值。

6.4 遲滯作用

每個比較器內置約 8.9 mV 的遲滯，可防止因噪聲或緩慢移動信號通過開關閾值而導致的輸出振蕩。

6.5 電壓監測方案

在監測電源軌時，通過三個外部電阻 (R{X})、(R{Y}) 和 (R{Z}) 將監測電壓 (V{M}) 分為高側電壓 (V{H}) 和低側電壓 (V{L})。通過特定的公式可以計算出 (R{X})、(R{Y}) 和 (R{Z}) 的值，以設置所需的過壓和欠壓跳閘點。如果 (V{M})、(I{M})、(V{OV}) 或 (V_{UV}) 發生變化，需要重新計算這些電阻值。

6.6 輸出應用

PWRGD 輸出用于指示被監測電源軌的電源正常情況，(overline{OV}) 輸出作為專用過壓指示輸出。在多電源監測應用中，多個 ADCMP671 的 (overline{OV}) 引腳可以連接在一起，產生單個過壓警報。處理器可以根據 PWRGD 信號管理電源排序，并在發生過壓故障時快速做出反應，保護系統。

七、注意事項

7.1 絕對最大額定值

使用時需要注意器件的絕對最大額定值，如 (V_{DD}) 范圍為 ?0.3 V 至 +6 V，輸入電流最大為 -10 mA 等。超過這些額定值可能會導致器件永久性損壞。

7.2 靜電放電（ESD）

ADCMP671 是 ESD 敏感器件，盡管產品具有專利或專有保護電路，但仍需采取適當的 ESD 預防措施，以避免性能下降或功能喪失。

ADCMP671 以其低功耗、高精度和靈活的監測方式，為電源電壓監測提供了一個優秀的解決方案。在實際設計中，我們需要根據具體的應用需求，合理選擇參數和設計電路，充分發揮該器件的優勢。你在使用類似的電壓監測器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗。