РадиоЛоцман - Все об электронике

Советы и рекомендации по оптимизации супервизоров питания

Texas Instruments TPS3700 TPS3701 TPS3710 TPS3890 TPS386000

Michael Hartshorne

Супервизоры питания на протяжении десятилетий обеспечивали контроль аналоговых напряжений для цифровых схем. Оригинальный прибор TL7705 Texas Instruments выпустила в 1983 году. Он потреблял 1.8 мА, поставлялся в пластиковом корпусе с двухрядным расположением выводов (PDIP), и сегодня его все еще можно купить. Новые супервизоры выпускаются с широким спектром опций – от приборов со сверхмалыми токами потребления (TPS3839), в миниатюрных корпусах (TPS3831), двухканальных (TPS3779 / TPS3780) и высокоточных (TPS3702) до многоканальных многофункциональных мониторов питания (TPS386000). В дополнение к возможности выбора из этих опций, есть несколько вариантов простых усовершенствований схемы, которые можно сделать самостоятельно, чтобы оптимизировать функцию контроля напряжения. Ниже мы перечислим некоторые из этих усовершенствований.

Добавьте резистор для увеличения гистерезиса

Для некоторых приложений требуется более широкая петля гистерезиса, чем та, что обычно имеется в стандартных супервизорах. Один из способов увеличения гистерезиса регулируемого супервизора – это добавление дополнительного резистора между выходным выводом и входным резистивным делителем.

В нормальной конфигурации, показанной на Рисунке 1, R1 и R2 устанавливают пороговое напряжение, а R4 является подтягивающим резистором. Добавление R3 образует путь обратной связи от выхода (VOUT) к делителю напряжения, что позволяет регулировать ширину гистерезиса выбором соответствующего резистора.

TPS3710 с резисторами, добавленными для создания гистерезиса.
Рисунок 1. TPS3710 с резисторами, добавленными для создания
гистерезиса.

С помощью следующих формул можно рассчитать верхний (VTH_RISING) и нижний (VTH_FALLING) пороги для схемы на Рисунке 1:

Контроль отрицательного напряжения

Контроль отрицательного напряжения может быть сложным, поскольку логические сигналы большинства систем привязаны к земле и для обеспечения возможности обмена сигналами требуют сдвига уровня. Один из способов реализации необходимого сдвига уровня – использование выходов с открытым стоком. Схема на Рисунке 2 показывает, как использовать микросхему TPS3700 в отрицательной шине питания со смещением выходного уровня вверх для перехода к положительной логике.

Супервизор TPS3700/1, сконфигурированный для контроля отрицательного напряжения.
Рисунок 2. Супервизор TPS3700/1, сконфигурированный для контроля
отрицательного напряжения.

На Рисунке 2 контролируемое напряжение (VMON) является отрицательным относительно земли. Верхнюю и нижнюю границы напряжения можно программировать с помощью резисторов R1, R2 и R3 точно так же, как для положительных напряжений. Выходы с открытыми стоками микросхем TPS3700 и TPS3701 независимы от VDD, что означает, что напряжение VPULLUP может быть положительным, позволяя использовать привязанные к земле уровни логических сигналов для обмена с любыми микроконтроллерами или процессорами.

Измерение отрицательного напряжения описанным выше методом требует дополнительных диодов и резисторов на выходе. Еще один прием, с помощью которого можно контролировать отрицательное напряжение, и который потребует меньшего количества дополнительных компонентов, – это использование положительного напряжения для смещения напряжений резистивного делителя, чтобы выходное пороговое напряжение делителя было положительным относительно земли. Четырехканальный супервизор TPS386000 делает эту задачу простой благодаря наличию выхода опорного напряжения, к которому можно подключить цепочку резисторов. (См. Рисунок 3).

Использование внешнего опорного источника для измерения отрицательного напряжения.
Рисунок 3. Использование внешнего опорного источника для измерения
отрицательного напряжения.

На Рисунке 3 узел VMON(4,NEG) представляет контролируемое отрицательное напряжение, а VMON(4,POS) – положительное контролируемое напряжение. Контроль отрицательного напряжения возможен благодаря тому, что резистивный делитель привязан к выводу VREF (выходное напряжение которого 1.2 В), а не к земле, как в положительном канале. Уровень выходного сигнала RESET на Рисунке 3 станет высоким, когда напряжение в отрицательном канале опустится ниже –14.92 В, а в положительном канале поднимется выше 15.04 В.

Добавьте P-канальный полевой транзистор с p-n переходом для удаления ложных низковольтных выходных сигналов

Прежде чем большинство супервизоров сможет выдать адекватный выходной сигнал, требуется, чтобы напряжение на выводе VDD достигло определенного значения. Обычно это напряжение порядка 800 мВ; при более низком напряжении супервизор не может управлять внутренней схемой, формирующей высокий или низкий уровни выходного сигнала. В результате уровень выходного сигнала будет расти вместе с ростом VDD до тех пор, пока запас по напряжению не станет достаточным, чтобы выходное напряжение смогло стать низким. Во многих случаях на это можно не обращать внимания, однако если игнорировать это невозможно, можно добавить p -канальный полевой транзистор с p-n переходом, чтобы гарантировать, что выходной сигнал будет оставаться низким даже тогда, когда VDD недостаточно для питания супервизора. Пример такого решения показан на Рисунке 4.

Добавление полевого транзистора предотвращает рост выходного напряжения при низком VDD.
Рисунок 4. Добавление полевого транзистора предотвращает рост
выходного напряжения при низком VDD.

На Рисунке 4 нормальный выходной сигнал TPS3890 представлен как VG. Когда VMON (контролируемое напряжение) увеличивается, напряжение на выходе VG также ненадолго повышается, примерно на 0.5 В. При добавлении стандартного полевого транзистора с p-n переходом в конфигурации истокового повторителя напряжение на истоке (обозначенное как VOUT) будет отслеживать напряжение VG за вычетом порогового напряжения транзистора. В результате напряжение между VG и VOUT падает приблизительно на 1 В и устраняет выброс 0.5 В, возникающий на VG. Эффект от использования полевого транзистора на выходе TPS3890 иллюстрируется Рисунком 5.

Запуск TPS3890 с полевым транзистором на выходе и без него.
Рисунок 5. Запуск TPS3890 с полевым транзистором на выходе и без него.

Супервизоры питания необходимы в широком спектре приложений и систем. Хотя для большинства стандартных конфигураций не нужны какие-либо дополнительные компоненты, кроме одного или двух резисторов, некоторых приложения требуют дополнительной функциональности. Надеюсь, эта статья подскажет читателям несколько идей, касающихся того, что делать в этих нетипичных случаях.

Материалы по теме

  1. Datasheet Texas Instruments TPS3700
  2. Datasheet Texas Instruments TPS3701
  3. Datasheet Texas Instruments TPS3710
  4. Datasheet Texas Instruments TPS3890
  5. Datasheet Texas Instruments TPS386000
  6. Datasheet ON Semiconductor MMBFJ177

Texas Instruments

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Tips and tricks for optimizing your voltage supervisor

JLCPCP: 2USD 2Layer 5PCBs, 5USD 4Layer 5PCBs

TPS3700 Купить ЦенаКупить TPS3700 на РадиоЛоцман.Цены — от 53,30 до 167
35 предложений от 20 поставщиков
Система контроля; детектор напряжения; open drain; 1,8÷18ВDC
Элитан
Россия
TPS3700DDC
Texas Instruments
53 ₽
Стандарт СИЗ
Россия
TPS3700DDCT
Texas Instruments
55 ₽
ICdarom.ru
Россия
TPS3700DDCR
Texas Instruments
от 69 ₽
Ким
Россия
TPS3700DDCR
Texas Instruments
167 ₽
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя