新型电压监控芯片TPS383X的特性与应用

在用电池供电的系统中，功耗要求、电源电压监控、系统复位电路的可靠性等对整个系统的稳定起着非常重要的作用。本文主要介绍美国TI公司最新TPS383x系列电压监控芯片的特性，并以此作为电池供电系统的电压监视电路作了进一步的探讨。美国TI公司最近推出的TPS383x系列产品是一些体积小、耗电极低的电压监控电路，特别适用于由电池供电、低功耗的应用系统中，可提供系统复位、精确电压监控等功能。

一、产品特性

·超低功耗：典型供电电流为220nA。
·可对电压为1.8V、2.5V、3V、3.3V进行精确（±2.5%）监控，使得系统可完成地使用电池的电量。
·10ms或200ms可选的上电复位发生器。
·多种复位电平选择。
·防按键抖动的手动复位输入功能，允许组成多个IC的菊花链电压监控。
·封装形式：SOT-23封装。
·适应温度范围：-40～85℃。

二、引脚排列及性能描述

TPS383x的引脚排列如图1所示。其中TPS3836和TPS3838的复位输出为低电平有效；而TPS3837复位输出为高电平有效。WR为手动复位输入，接地时，芯片产生复位信号。GND、VDD引脚为电平引入端。RESET（RESET）为复位输出引脚，当CT引脚连接到GND时，复位延时时间td为10ms；连接到Vcc时，td为200ms。



三、TPS383x工作时序

图2为TPS383x的工作时序图。从图中可以看出：当VDD电压低于复位门槛电压VIT或MR为低电平时，TPS383x的复位输出端口输出有效复位电平；当VDD电压高于复位门槛电压VIT或MR为高电平时，并经过时间td后，复位输出端口输出正常电平。



复位门槛电压VIT与监控电压的关系如表1所列。

　　监控电压/V　　　　　　1.8　　　　2.5　　　3　　　3.3

　　复位门槛电压VIT/V　　1.71　　　　2.25　　　2.64　　2.93

四、应用范围

TPS383x可用在下列系统中。

1.低电平复位、单一电源供电的微处理器系统

图3是TPS3836和MSP430超低功耗微控制器组成的系统。其中按链S为手动复位按钮。这是TPS383x系列芯片比较典型的应用范例。



2.高电平复位、单一电源供电的微处理器系统

大多数微处理器需要低电平复位，而有些微处理器需要高电平才能复位，如Intel公司的80XX系列微处理器。TPS3837就是专门为这类微处理器设计的，具体电路原理图如图4所示。



3.多组正电压供电的微控制器系统

在一些高级微处理器或多组电压供电的系统中，需要对系统中的每组电压进行监控。当任何一组电压发生故障时，都要产生复位信号，使系统重新复位。为了实现这种功能，可以利用TPS383x的手动复位功能，组成多个IC的菊花链电压监控，实现对多组电压的监控功能。



如图5所示：为了减少微处理器TMS320VC33的功耗，将TMS320VC33设计成由两组电源供电，VDD（L）=1.8V给CPU核供电；而VDD（H）=3.3V供给存储器等需要较高电压的器件，从而降低整个系统的功耗。当1.8V电源电压发生故障时，TPS3838E18产生有效复位信号，并通过TPS38386K33的手动复位输入引脚产生复位信号，使TMS320VC33复位；当3.3V电源电压发生故障或手动复位按键S按下时，TPS38386K33产生复位信号，使TMS320VC33复位。

4.具有双向复位端口的微控制器系统

一些微控制器，如MC68HC05系列微控制器，其复位引脚是一个双向端口，在它的复位引脚上施加一个足够宽的低电平脉冲电压，即可使MC68HC05复位。当MC68HC05复位后，它同时又可通过软件控制该端口变成低电平，以便使系统中的其他外部设备复位。为了实现这种功能，可在TPS383x的复位输出引脚上接1个上拉电阻，具体电路如图6所示。



5.监控正、负电源的系统

在包含模拟电路的系统中，有些模拟器件需要用到正、负两种电源，如运算放大器。这时需要对系统中的正、负电源电压进行监控。通过合理的器件组合，利用TPS383x的手动复位功能，组成两个IC的菊花链电压监控，如图7所示。当-3.3V电压发生故障时，U1（TPS383K33）产生有效复位信号，通过Q（SST201）连接到U2（TPS3836K33）的手动复位引脚，使U2（TPS3836K33）产生有效的复位信号。器件Q的作用是为了在Vcc2发生故障时，使系统能可靠地复位。有关图中正电源电压（3.3V）的监控过程在此不再多述。



五、注意事项

为了更好地使用好TPS383x，应注意以下情况：

①在尽可能地靠近VDD和GND引脚处连接1个0.1μF的陶瓷旁路电容，以便提供更精确的复位门槛电压和提高系统电压监控电路的抗干扰能力。
②如果没有用到手动复位功能，则把MR引脚连接到Vcc，以减少功耗。
③当VDD电压低于1.1V时，TPS383x的复位输出为无效电平；只有当Vdd电压等于或大于1.1V时，TPS383x的复位输出为有效电平。