高可靠系统的电源电压监控和定序

对于多数电子系统，用上电复位（POR）监控系统电压能保证正确的上电初始化。用POR监测降低电压条件也使码执行问题（可使存储器不可靠或导致系统不能正确运行）最少。为了改善高端系统的可靠性，系统电源必须有正确的时序，以防止其微控制器，微处理器，DSP或ASIC闭锁，闭锁问题可能导致系统损坏或长期可靠性问题。在大多数情况下，一个或多个微处理器监控IC可执行这些定序和监控功能。

用检测器和上电复位监控电压  

监控系统电源电压的一种简单方法是用电压监测器，这种IC包括一个比较器和一个内部基准。当电源电压降到低于电压检测器的阈值时，其输出告知系统微控制器，电源故障即将发生。这种警示使微控制器有机会保护存储器、开或断电源系统停机在控制状态。

上电或断电期间，当电压检测器改变状态时，其输出在短的传播延迟后才判定。这对于电源故障告警是好的。在大多数情况下，微控制器的复位输入需要一个较长的延迟，在微控制器的从其复位状态释放前，在上电期间系统时钟和电源必须稳定，处理器的寄存器必须初始化。上电复位（POR）是微处理器监控IC的一种性能，能提供较长的延迟（称之为复位超时）使系统在允许微控制器工作前完全初始化。当电源电压暂低于POR阈值以上电也会发生，在电源返回到POR阈值以上之后，会提供同样的延迟。上电复位具有不同的固定超时周期数和阈值电压，有些上电复位提供电容器可调的超时周期。

监控多电压系统

大多数系统监控3.3V I/O逻辑电源。为了使系统具有较高可靠性，必须监控另外的电源，如芯核和存储器电源。为数众多的多电压微处理器监控器能执行这种任务，但给定系统的特殊要求使所选择余地大大降低。尽管大多数监控器能监控标准电压（如5V，3.3V、2.5V和1.8V），但往往需要监控另外的电压，这是因为不同的元件（例如存储器、PLD，ASIC）具有特殊的电源要求。因此，你必须决定是采用固定阈值器件（这种器件不需要外部电阻器）还是更灵活的可调阈值器件（这种器件满足需求和改变，但需要外部电阻器）。具有固定和可调阈值组合的器件是一种最好的解决方案。在选择器件时，重要的是选择其基准电压比所监控的系统最低电压要低很多。例如，工作在0.8V，0.9V和1V电源系统中，用具有标准1.2V基准的器件就不能工作。

近年来，出现在高可靠系统中的电源电压数在增加，10个或更多电压是平常的。在监控大数量电压时，可以用几个监控器件。在这种情况下，用具有漏板开路的多电压监控器有很多的好处，因为这种器件的输出可以OR在一起来提供单个输出。图1示出两个MAX6710连接在一起，监控8个电压时，提供一个复位信号。

图1具有漏板开路输出的两个多电压监控器监控8个电压并提供单个复位输出

过压保护电路

某些电源不仅仅需要监控欠压，而且也需要监控过压条件。在很多系统中，过压监控已成为必须的。以防止损坏昂贵的处理器和ASIC。监控过电和欠压条件的上下限幅检测器可用两个电压检测器和一个基准构成。另外一种办法是用专门的上下限幅检测器IC，如MAX6754。另外一种电压保护电路包括一个外部P沟道MOSFET，若电压超过所标定的电平，则外部P沟道MOSFET关闭电源（图2）。

图2当监控器电路检测一个过压条件时，P沟道MOSFET断开电源

定序电路

用电源稳压器的使能或停机引脚可以方便地定序电源。在这种“菊花链”配置中，当电源首次上电时，电源要求其Power OK（POK）信号（假若有此信号）告知其他电路其电压是在容限内。POK输出连接第2个稳压器的停机或使能引脚并在有效时开启此稳压器。图3示出其电路图。对于需要较长延迟的情况，某些稳压器包括一个POR；这种配置允许在开通定序中的下一个电源前有较长的时间延迟。

                   图3带POK输出的电源为定序其他电源提供一种方便的方法

当设有POK信号可用时，可以用电压检测器或POR监控电源输出，把检测器或POR输出连接到第2个电源的停机或使能输入。当监测电压超过特定阈值时，第2个电源开通。在用有干扰的电源时，特别是监控电压电平接近于其跳闸值情况下，检测器不必几次开、关稳压器。在这种情况下，上电复位电路可使这种影响最小，有利用POR的暂停周期。当被监控电压低于监控器的阈值时，POR输出在被监控电压返回到高于阈值前至少维持和保持最小复位暂停周期。在暂停周期期间，为了使监控器去除维持，电压必须继续大于复位阈值，因此可避免电源复位循环。用POR为停机或使能引脚产生信号除上述优点外，还允许控制导通时间；POR所具有的复位暂停时间范围为几微秒~1秒多。

上电复位电路也具有控制其他上电的序的能力。例如，在3个电源的系统中，可以在第3个电源有效前，使前两个电源有效。假若用单个无POK输出的稳压器产生前两个电源，则可以用一个双电压POR来控制它的两个电压。然后，锁入使能或停机引脚，使POR输出控制第3个电源定序。为了定序更多数量的电源，可以采用多电压器件。例如，一个四电压检测器适合于定序4个电压。此外，可以采用具有不同延迟的多复位输出的器件来定序多个电源。