500nA電源監(jiān)控器延長(zhǎng)了便攜式應(yīng)用中的電池使用壽命(08-100)

　　引言

　　在電子設(shè)備 (特別是電池供電型產(chǎn)品) 的設(shè)計(jì)中，功耗是一項(xiàng)重要的問(wèn)題。對(duì)于電子設(shè)備設(shè)計(jì)師而言，面臨的難題是如何在不顯著縮短設(shè)備電池運(yùn)行時(shí)間的情況下增添功能。例如：拆開(kāi)任何一部時(shí)尚的便攜式設(shè)備，您將會(huì)發(fā)現(xiàn)，不少集成電路即使在處于空閑狀態(tài)的時(shí)候也會(huì)消耗一定的電流。應(yīng)盡量地減小嵌入式電路的靜態(tài)電流和工作電流 (以最大限度地延長(zhǎng)應(yīng)用的電池工作壽命)，這一點(diǎn)很重要。

　　有的時(shí)候，在弱電池電壓條件下，當(dāng)接通設(shè)備時(shí)，您可能只會(huì)發(fā)現(xiàn)它沒(méi)有任何反應(yīng)，并且在其上電序列過(guò)早終止之后被部分配置。避免發(fā)生該問(wèn)題的一種方法是采用功率需求極低的電源監(jiān)控器來(lái)監(jiān)視系統(tǒng)電源，從而使得它們即使在電池電量消耗非常之大的情況下也能夠做出響應(yīng)。LTC2934 和 LTC2935 超低功率監(jiān)控器在設(shè)備工作的所有相位期間均提供了準(zhǔn)確的電壓監(jiān)視和微處理器控制。系統(tǒng)初始化、電源故障預(yù)警、手動(dòng)復(fù)位和上電/斷電復(fù)位發(fā)生等功能都被內(nèi)置于器件之中，因而僅需從電源吸收區(qū)區(qū) 500nA 的電流。

　　在非常適合于電池供電型產(chǎn)品的同時(shí)，LTC2934 和 LTC2935 也可在任何需要電壓監(jiān)視和/或微處理器控制的應(yīng)用中使用。這些監(jiān)控器的超低負(fù)載電流使產(chǎn)品能夠采用容量較小的電池，并擁有較長(zhǎng)的工作時(shí)間。其典型應(yīng)用包括便攜式數(shù)據(jù)記錄器、醫(yī)療設(shè)備、遠(yuǎn)程系統(tǒng)和本質(zhì)安全設(shè)備。

　　圖1 典型的電源監(jiān)視器應(yīng)用

　　電源電壓上升：?jiǎn)?dòng)很重要

　　在電源上電的過(guò)程中需要控制器件的啟動(dòng)，這一點(diǎn)很重要。LTC2934/35 上電復(fù)位(POR) 功能提供了電壓監(jiān)視和邏輯控制，用于防止在電源電壓不足的情況下起動(dòng)微處理器。PRO 功能還產(chǎn)生了一個(gè)延時(shí)，以為電源電壓的穩(wěn)定提供少許余量。該延時(shí)也使得一個(gè)處理器振蕩器能夠起振，并在允許微處理器執(zhí)行編碼操作之前達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的頻率。

　　來(lái)自監(jiān)控器的復(fù)位輸出 /RST 通常連接至微處理器的復(fù)位輸入。在系統(tǒng)啟動(dòng)期間，監(jiān)控器把 /RST 輸出保持于低電平。當(dāng)電壓達(dá)到一個(gè)規(guī)定的最小值時(shí)，內(nèi)部復(fù)位定時(shí)器將開(kāi)始運(yùn)行，并另外再把 /RST 輸出保持于低電平達(dá)一定的時(shí)間 (通常為 200ms)。當(dāng)復(fù)位定時(shí)器終止操作時(shí)，/RST 輸出被拉至高電平，并把微處理器從其復(fù)位狀態(tài)中釋放出來(lái)。

　　圖 2 示出了從圖 1 所示的典型應(yīng)用電路獲得的電源上升波形。當(dāng) VCC 超過(guò)了電源故障門(mén)限 +2.5% 遲滯 (3.192V x 1.025 = 3.272V) 時(shí)，允許把電源故障輸出 (/PFO) 拉至高電平。LT3009 (一款 3μA LDO) 從 VCC 來(lái)供電。由于 /PFO 輸出由 LDO 輸出來(lái)上拉，因此 /PFO 將跟隨LDO。當(dāng)LDO輸出超過(guò)了復(fù)位門(mén)限+5%遲滯(1.696V x 1.05=1.781V)時(shí)，內(nèi)部復(fù)位定時(shí)器開(kāi)始運(yùn)行。在200ms之后，/RST 被拉至高電平，而且，與 /RST 相連的系統(tǒng)邏輯電路從其復(fù)位狀態(tài)中釋放出來(lái)。

　　圖2 典型的上電波形

　　電源電壓下降：注意預(yù)警

　　非受控的電源丟失會(huì)引發(fā)許多的系統(tǒng)問(wèn)題。LTC2934 和 LTC2935 包含一個(gè)電源故障邏輯輸出 (/PFO)，將其拉至低電平，以對(duì)即將發(fā)生的電源丟失提供預(yù)警。預(yù)警應(yīng)在被監(jiān)視電源的電壓下降至不足電平之前 (以及遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于 /RST 輸出被拉至低電平的時(shí)候) 提供，這樣才能發(fā)揮效用。/PFO 和 /RST 被拉至低電平之間的時(shí)間可用于在停機(jī)之前啟動(dòng)多項(xiàng)關(guān)鍵的操作。當(dāng)監(jiān)控器把微處理器復(fù)位拉至低電平時(shí)，就有可能無(wú)法執(zhí)行操作。由電源故障報(bào)警信號(hào)所啟動(dòng)的操作包括：關(guān)斷非關(guān)鍵元件 (以保存能量)，并把重要的數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器。有些安全應(yīng)用可能還會(huì)要求將數(shù)據(jù)刪除，從而不給存儲(chǔ)器窺探者以可乘之機(jī)。