深入解析LTC2931：可配置六電源監(jiān)控器的卓越之選

在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，電源監(jiān)控是確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。今天，我們將深入探討凌力爾特（現(xiàn)屬于ADI）的LTC2931——一款功能強(qiáng)大的可配置六電源監(jiān)控器，它在多電源系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。

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一、產(chǎn)品概述

LTC2931是一款專為多達(dá)六個(gè)電源電壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可配置電源監(jiān)控器。通過(guò)連接到模式選擇引腳的外部電阻分壓器，用戶可以從16種預(yù)設(shè)或可調(diào)電壓監(jiān)控組合中進(jìn)行選擇。預(yù)設(shè)電壓閾值在整個(gè)溫度范圍內(nèi)的精度可達(dá)±1.5%，同時(shí)它還具備標(biāo)稱閾值為0.5V的可調(diào)輸入。六個(gè)開(kāi)漏電壓比較器輸出分別連接到獨(dú)立引腳，方便對(duì)各個(gè)電源進(jìn)行單獨(dú)監(jiān)控。

特性亮點(diǎn)

1. 多電源監(jiān)控：能夠同時(shí)監(jiān)控六個(gè)電源，包括12V（可調(diào)）、5V、3.3V、2.5V、1.8V和1.2V（可調(diào)）。
2. 豐富的閾值組合：提供16種用戶可選的5V、3.3V、3V、2.5V、1.8V、1.5V和±可調(diào)電壓閾值組合。
3. 高精度閾值：保證閾值精度為±1.5%，有效減少誤觸發(fā)。
4. 可調(diào)的復(fù)位和看門(mén)狗定時(shí)器：通過(guò)外部電容可調(diào)整復(fù)位和看門(mén)狗超時(shí)周期，確保可靠的復(fù)位操作。
5. 低功耗設(shè)計(jì)：僅52μA的電源電流，非常適合對(duì)功耗敏感的系統(tǒng)。
6. 完善的保護(hù)機(jī)制：具備電源毛刺抗擾能力，保證在VCC低至1V時(shí)RST輸出狀態(tài)正確。
7. 寬溫度范圍：可在高達(dá)125°C的高溫環(huán)境下正常工作。
8. 緊湊封裝：采用20引腳TSSOP封裝，節(jié)省電路板空間。

應(yīng)用領(lǐng)域

LTC2931的應(yīng)用場(chǎng)景十分廣泛，涵蓋了桌面和筆記本電腦、多電壓系統(tǒng)、電信設(shè)備、便攜式電池供電設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器以及汽車(chē)電子等領(lǐng)域。

二、電氣特性與引腳功能

電氣特性

LTC2931的電氣特性在不同的參數(shù)下有著明確的規(guī)定。例如，VCC的最小內(nèi)部工作電壓為1V，以確保RST和COMPn處于正確的邏輯狀態(tài)；參考電壓VREF在VCC ≥ 2.3V、IVREF = ±1mA、CREF ≤ 1000pF的條件下，范圍為1.192V至1.228V。這些特性在不同的溫度和工作條件下都有相應(yīng)的規(guī)格，為工程師的設(shè)計(jì)提供了精確的參考。

引腳功能

LTC2931的20個(gè)引腳各自承擔(dān)著不同的功能，以下是部分關(guān)鍵引腳的介紹：

1. COMPx（比較器輸出）：如COMP5、COMP3等，為實(shí)時(shí)邏輯輸出，具有弱上拉至V2的功能。當(dāng)相應(yīng)的電源電壓高于復(fù)位閾值時(shí)，輸出拉高；若未使用，可留空。
2. Vx（電壓輸入）：例如V5、V3等，為高阻抗比較器輸入，典型閾值為0.5V。若未使用，可連接到V1。
3. CRT（復(fù)位超時(shí)電容）：連接外部電容可設(shè)置復(fù)位超時(shí)周期，計(jì)算公式為tRST = CRT / 2MΩ，未連接時(shí)最小復(fù)位超時(shí)約為25μs。
4. RST（復(fù)位輸出）：邏輯輸出，弱上拉至V2。當(dāng)任何電源輸入低于復(fù)位閾值時(shí)，輸出拉低；所有輸入高于閾值后，經(jīng)過(guò)設(shè)定的延遲時(shí)間釋放。
5. WDO（看門(mén)狗輸出）：邏輯輸出，弱上拉至V2。看門(mén)狗定時(shí)器啟動(dòng)后，超時(shí)則輸出拉低，保持一個(gè)復(fù)位超時(shí)周期，直到被清除。
6. WDI（看門(mén)狗輸入）：邏輯輸入，在RST為高電平時(shí)，需在選定的看門(mén)狗超時(shí)周期內(nèi)改變邏輯狀態(tài)，以清除看門(mén)狗定時(shí)器。
7. CWT（看門(mén)狗超時(shí)電容）：連接外部電容可設(shè)置看門(mén)狗超時(shí)周期，計(jì)算公式為tWD = CWT / 20MΩ，未連接時(shí)最小超時(shí)約為200μs。
8. VPG（閾值選擇輸入）：連接外部1%電阻分壓器，可從16種組合中選擇電壓閾值，注意不要添加電容。
9. VREF（緩沖參考電壓輸出）：標(biāo)稱1.210V參考電壓，用于模式選擇和負(fù)可調(diào)應(yīng)用的偏移，可源出和吸收高達(dá)1mA電流，能驅(qū)動(dòng)最大1000pF的旁路電容而不產(chǎn)生振蕩。

三、應(yīng)用信息

電源監(jiān)控與上電過(guò)程

LTC2931在電源監(jiān)控方面表現(xiàn)出色。上電時(shí)，V1和V2中較大者作為內(nèi)部電源電壓（VCC），當(dāng)V1或V2達(dá)到1V時(shí)，RST輸出立即拉低，直到器件配置完成。若任何電源監(jiān)控輸入低于配置閾值，RST將保持低電平；所有輸入高于閾值后，內(nèi)部定時(shí)器啟動(dòng)，延遲后釋放RST。

閾值精度與配置

考慮到電源的容差，LTC2931的±1.5%復(fù)位閾值精度至關(guān)重要。以5V系統(tǒng)為例，“5%”閾值通常設(shè)置為比標(biāo)稱輸入電壓低6.5%，即4.675V，且在溫度范圍內(nèi)保證在4.600V至4.750V之間。通過(guò)連接VREF、VPG和GND之間的外部電阻分壓器，可從16種可能的輸入電壓監(jiān)控組合中選擇。

可調(diào)閾值的使用

在正可調(diào)模式下，V3和/或V4比較器的參考輸入設(shè)置為0.5V，V5和V6比較器的參考輸入始終為0.5V。通過(guò)外部電阻分壓器連接到高阻抗可調(diào)輸入（V3、V4、V5、V6），可計(jì)算跳閘電壓。在負(fù)可調(diào)模式下，V4比較器的參考電平連接到地，同樣通過(guò)外部電阻分壓器計(jì)算負(fù)跳閘電壓。

電源關(guān)斷與看門(mén)狗定時(shí)器

電源關(guān)斷時(shí)，任何監(jiān)控輸入低于閾值，RST將保持低電平，直到V1和V2都低于1V。看門(mén)狗電路用于監(jiān)控微處理器的活動(dòng)，μP需定期改變WDI引腳的邏輯狀態(tài)以清除看門(mén)狗定時(shí)器。若要禁用看門(mén)狗定時(shí)器，可將CWT引腳接地。

定時(shí)電容的選擇

復(fù)位超時(shí)周期和看門(mén)狗超時(shí)周期均可通過(guò)連接外部電容進(jìn)行調(diào)整。復(fù)位超時(shí)周期tRST由連接在CRT引腳和地之間的電容CRT決定，計(jì)算公式為CRT = tRST / 2MΩ；看門(mén)狗超時(shí)周期tWD由連接在CWT引腳和地之間的電容CWT決定，計(jì)算公式為CWT = tWD / 20MΩ。為保證精度，建議使用低泄漏陶瓷電容。

四、典型應(yīng)用案例

電源和溫度監(jiān)控

通過(guò)配置LTC2931，可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的監(jiān)控。使用熱敏電阻作為電壓分壓器的一部分，驅(qū)動(dòng)可調(diào)輸入V6。當(dāng)溫度高于跳閘點(diǎn)時(shí)，輸出COMP6拉低，并通過(guò)RHYST提供遲滯。通過(guò)合理選擇電阻值，可準(zhǔn)確設(shè)置跳閘點(diǎn)，區(qū)分過(guò)溫和欠壓故障。

五電源上電順序控制器

利用LTC2931的實(shí)時(shí)COMP輸出，可實(shí)現(xiàn)DC/DC轉(zhuǎn)換器的順序啟用。系統(tǒng)由12V電源供電，通過(guò)按下按鈕啟動(dòng)，LTM4600產(chǎn)生5V輸出為其他轉(zhuǎn)換器供電。LTC2931配置為模式13，當(dāng)V1和V2達(dá)到閾值時(shí)，相應(yīng)的COMP輸出拉高，依次啟用轉(zhuǎn)換器。當(dāng)所有轉(zhuǎn)換器正常工作后，COMP5拉高，RST在COMP5拉高9.4ms后拉高。

五、總結(jié)

LTC2931作為一款可配置的六電源監(jiān)控器，憑借其豐富的功能、高精度的閾值、低功耗設(shè)計(jì)以及廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，為電子工程師在多電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中提供了強(qiáng)大的支持。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的系統(tǒng)需求，合理選擇閾值組合、定時(shí)電容等參數(shù)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，通過(guò)參考其典型應(yīng)用案例，能夠更快地將LTC2931集成到自己的設(shè)計(jì)中。你在使用LTC2931或類(lèi)似電源監(jiān)控器時(shí)，遇到過(guò)哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。