500nA电源监控器延长了便携式应用中的电池使用寿命(08-100)

　　引言

　　在电子设备 (特别是电池供电型产品) 的设计中，功耗是一项重要的问题。对于电子设备设计师而言，面临的难题是如何在不显著缩短设备电池运行时间的情况下增添功能。例如：拆开任何一部时尚的便携式设备，您将会发现，不少集成电路即使在处于空闲状态的时候也会消耗一定的电流。应尽量地减小嵌入式电路的静态电流和工作电流 (以最大限度地延长应用的电池工作寿命)，这一点很重要。

　　有的时候，在弱电池电压条件下，当接通设备时，您可能只会发现它没有任何反应，并且在其上电序列过早终止之后被部分配置。避免发生该问题的一种方法是采用功率需求极低的电源监控器来监视系统电源，从而使得它们即使在电池电量消耗非常之大的情况下也能够做出响应。LTC2934 和 LTC2935 超低功率监控器在设备工作的所有相位期间均提供了准确的电压监视和微处理器控制。系统初始化、电源故障预警、手动复位和上电/断电复位发生等功能都被内置于器件之中，因而仅需从电源吸收区区 500nA 的电流。

　　在非常适合于电池供电型产品的同时，LTC2934 和 LTC2935 也可在任何需要电压监视和/或微处理器控制的应用中使用。这些监控器的超低负载电流使产品能够采用容量较小的电池，并拥有较长的工作时间。其典型应用包括便携式数据记录器、医疗设备、远程系统和本质安全设备。

　　图1 典型的电源监视器应用

　　电源电压上升：启动很重要

　　在电源上电的过程中需要控制器件的启动，这一点很重要。LTC2934/35 上电复位(POR) 功能提供了电压监视和逻辑控制，用于防止在电源电压不足的情况下起动微处理器。PRO 功能还产生了一个延时，以为电源电压的稳定提供少许余量。该延时也使得一个处理器振荡器能够起振，并在允许微处理器执行编码操作之前达到一个稳定的频率。

　　来自监控器的复位输出 /RST 通常连接至微处理器的复位输入。在系统启动期间，监控器把 /RST 输出保持于低电平。当电压达到一个规定的最小值时，内部复位定时器将开始运行，并另外再把 /RST 输出保持于低电平达一定的时间 (通常为 200ms)。当复位定时器终止操作时，/RST 输出被拉至高电平，并把微处理器从其复位状态中释放出来。

　　图 2 示出了从图 1 所示的典型应用电路获得的电源上升波形。当 VCC 超过了电源故障门限 +2.5% 迟滞 (3.192V x 1.025 = 3.272V) 时，允许把电源故障输出 (/PFO) 拉至高电平。LT3009 (一款 3μA LDO) 从 VCC 来供电。由于 /PFO 输出由 LDO 输出来上拉，因此 /PFO 将跟随LDO。当LDO输出超过了复位门限+5%迟滞(1.696V x 1.05=1.781V)时，内部复位定时器开始运行。在200ms之后，/RST 被拉至高电平，而且，与 /RST 相连的系统逻辑电路从其复位状态中释放出来。

　　图2 典型的上电波形

　　电源电压下降：注意预警

　　非受控的电源丢失会引发许多的系统问题。LTC2934 和 LTC2935 包含一个电源故障逻辑输出 (/PFO)，将其拉至低电平，以对即将发生的电源丢失提供预警。预警应在被监视电源的电压下降至不足电平之前 (以及远远早于 /RST 输出被拉至低电平的时候) 提供，这样才能发挥效用。/PFO 和 /RST 被拉至低电平之间的时间可用于在停机之前启动多项关键的操作。当监控器把微处理器复位拉至低电平时，就有可能无法执行操作。由电源故障报警信号所启动的操作包括：关断非关键元件 (以保存能量)，并把重要的数据写入存储器。有些安全应用可能还会要求将数据删除，从而不给存储器窥探者以可乘之机。