电压监测装置发挥多重功用

2015-04-08 10:48:38   来源:eechina   

关键字: 电压监测装置  数字信号处理器

市场趋势使得数字信号处理器(DSP)、微处理器及现场可程序门阵列(FPGA)制造商不断提高时脉频率以达到更高效能,同时也需要降低功耗,这两个相斥的条件造就了多重电轨装置的开发。一般多重电轨装置会有一个I/O电压,其功能为输入及输出供电,例如驱动系统总线,与既有逻辑设备进行通讯或点亮LED。I/O电压通常为3.3V或5.0V,是电路板上较高的电压之一。一个或多个较低的核心电压会用来驱动装置内的高频率逻辑。低核心电压允许逻辑迅速切换,同时可减少耗电,因为相较于较高电压,它能够降低切换耗损。
这些高效能多重电压装置需要核心电压的紧密公差(tight tolerance),才能使内部逻辑正确运作,并恰当执行软件程序代码。此外,在多重电压装置中,一般都有通电电压排序需求,藉以避免在通电及断电时造成锁定与装置损坏。电压监测装器可用于这类高效能装置,以确保在不同的电源条件下顺利启动及执行程序代码。
在最简单的形式中,电压监测装置包含电压侦测电路,这会触发定时器重设输出讯号。不论是电压监测装置或定时器,内部都能够使用数字或模拟电子装置。图1显示了一个典型的电压监测电路。电压侦测电路是带有迟滞的比较器。需监视的电压一般会透过外部电阻分配器加以划分,并且与参考电压相比较。监测装置通电时,/RESET输出会下降。当划分的SENSE电压超过参考电压时,会触发可重复触发的单次定时器。该定时器会在一段固定的时间内将/RESET讯号降低,并且将适当的RESET讯号发送给DSP、微处理器、FPGA或其他的复杂逻辑设备。

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除了单纯监视电轨之外,某些监测装置也使用监控定时器(WDT)来监视DSP或微处理器程序代码的执行。监控定时器是一种特殊的计时装置,如果DSP或微处理器无法定期重设WDT,便会触发系统重设。图2显示的是具有电压监视器及监控定时器的监测装置。一般而言,DSP或微处理器输出接脚可用来驱动监测装置的监控输入。DSP必须定时变更输出的逻辑状态,以产生脉冲序列。监控定时器会监视此脉冲序列。如果软件进入无限循环或中止程序,导致DSP停止产生脉冲序列,则监控定时器会逾时,而发出重设讯号来重新启动DSP,并能从任何软件错误中恢复。从停止脉冲到重设的时间长度是由组成WDT电路的震荡器及计数器所决定的,并且须视装置而定。WDT时间一般是0.5秒至2秒。

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透过数字方式也能够使用相同的监测装置功能。图3显示使用数字电路采用的相同电压监测装置。对于数字监测装置,仍然会划分出需要监视的电压,以提供模拟数字转换器(ADC)输入范围内的侦测电压(SENSE)。接着ADC会将SENSE电压转换为微处理器可辨识的数字讯号。微处理器的I/O接脚可用来驱动开汲极MOSFET,以提供重设讯号。数字监测装置可提供模拟监测装置所没有的功能。

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数字监测装置含有微处理器,因此功能与灵活性都比模拟监测装置好。某些数字监测装置提供序列信道,能够与其他电源管理装置或主要的微处理器进行通讯。关键参数及配置信息可储存于监测装置中,透过序列通道即可加以读取和修改。这使得重设阀值能够透过软件加以修改,完全不需要变更外部电压分配器。此外,ADC能够让微处理器读取大范围的SENSE电压,而模拟监测装置电压侦测比较器仅提供讯号来决定电压高于或低于参考电压。大范围的SENSE电压允许数字监测装置设定变动欠压监测、变动过压监测及电压不足侦测。另外,数字监测装置使用的大多数微处理器都有许多I/O接脚,因此能够以相同装置监视多个电压电轨。数字电压监测装置能够监测12个不同的电轨,因此非常适用于复杂的大型系统。
电压排序器是衍生自电压监测器的一种装置。电压排序器可用来驱动系统中电源供应的启用接脚,以提供多重电压电轨的通电及断电排序。图4显示多重电压电轨系统适用的通电/断电配置范例。电压会随着其他的系统电压在给定时间升降。电压排序器则用来控制和监视通电及断电时序。
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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0408/article_11307.html
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