TPS382x電壓監(jiān)控器：設(shè)計與應(yīng)用詳解

在電子系統(tǒng)設(shè)計中，電壓監(jiān)控和復(fù)位功能至關(guān)重要，它能確保系統(tǒng)在電源不穩(wěn)定或異常時可靠運(yùn)行。德州儀器（TI）的TPS382x系列電壓監(jiān)控器，憑借其豐富的功能和出色的性能，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。下面就為大家詳細(xì)介紹 TPS382x 系列產(chǎn)品。

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特性與優(yōu)勢

全面的復(fù)位及監(jiān)控功能

TPS382x 具備上電復(fù)位功能，其中 TPS3823/4/5/8 具有 200ms 的固定延遲時間，而 TPS3820 的延遲時間為 25ms。此外，該系列部分產(chǎn)品（TPS3820/3/5/8）還配備了手動復(fù)位輸入引腳，方便外部邏輯信號在必要時強(qiáng)制系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位輸出形式多樣，有低電平有效（TPS3820/3/4/5）、高電平有效（TPS3824/5）和開漏輸出（TPS3828）三種類型，可滿足不同系統(tǒng)的設(shè)計需求。

寬范圍電壓監(jiān)控

該系列產(chǎn)品能夠?qū)?2.5V、3V、3.3V 和 5V 等常見電源電壓進(jìn)行監(jiān)控，其電源電壓監(jiān)控范圍覆蓋 1.1V 至 5.5V，可適應(yīng)多種電源環(huán)境。

可靠的看門狗定時器

TPS3820/3/4/8 內(nèi)置看門狗定時器，可有效防止系統(tǒng)因軟件故障而陷入死循環(huán)。當(dāng)看門狗定時器在規(guī)定時間內(nèi)未收到觸發(fā)信號時，會觸發(fā)復(fù)位操作，確保系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。

低功耗設(shè)計

典型工作電流僅為 15μA，有助于降低系統(tǒng)功耗，延長電池供電設(shè)備的續(xù)航時間。

小封裝與寬溫度范圍

采用 5 引腳 SOT - 23 封裝，體積小巧，節(jié)省 PCB 空間。工作溫度范圍為 - 40°C 至 85°C，可適應(yīng)不同的工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用環(huán)境。

應(yīng)用領(lǐng)域

TPS382x 系列產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，涵蓋了數(shù)字信號處理器（DSP）、微控制器、微處理器、工業(yè)設(shè)備、可編程控制器、汽車系統(tǒng)、便攜式和電池供電設(shè)備、智能儀器、無線通信系統(tǒng)以及筆記本和臺式計算機(jī)等多個領(lǐng)域。

技術(shù)參數(shù)與規(guī)格

絕對最大額定值

在使用 TPS382x 時，需注意其絕對最大額定值。電源電壓（VDD）范圍為 - 0.3V 至 6V，RESET、RESET、MR 和 WDI 引腳的電壓范圍為 - 0.3V 至 (VDD + 0.3)V。最大低電平輸出電流（IOL）和最大高電平輸出電流（IOH）均為 - 5mA 至 5mA，輸出范圍（VO < 0 或 VO > VDD）的電流（IOK）為 - 10mA 至 10mA。工作環(huán)境溫度范圍為 - 40°C 至 85°C，存儲溫度范圍為 - 65°C 至 150°C。

ESD ratings

該系列產(chǎn)品具備一定的靜電放電（ESD）防護(hù)能力，人體模型（HBM）的 ESD 耐受電壓為 ±2000V，帶電設(shè)備模型（CDM）的 ESD 耐受電壓為 ±500V。

推薦工作條件

推薦的電源電壓（VDD）范圍為 1.1V 至 5.5V，高電平輸入電壓（VIH）為 0.7 × VDD，低電平輸入電壓（VIL）為 0.3 × VDD。電壓變化率（t/ΔV）要求為 100ns/V，工作溫度范圍與絕對最大額定值中的工作環(huán)境溫度范圍一致。

熱性能

TPS382x 采用 SOT - 23 封裝，其結(jié)到環(huán)境的熱阻（RθJA）為 209.1°C/W，結(jié)到外殼（頂部）的熱阻（RθJC(top)）為 72.8°C/W，結(jié)到電路板的熱阻（RθJB）為 36.7°C/W。

電氣特性

在不同的電源電壓和負(fù)載條件下，TPS382x 的輸出電壓和電流表現(xiàn)穩(wěn)定。例如，高電平輸出電壓（VOH）在不同型號和測試條件下，能滿足相應(yīng)的要求；低電平輸出電壓（VOL）也在合理范圍內(nèi)。此外，該系列產(chǎn)品還具有固定的負(fù)向輸入閾值電壓（VIT -）和滯回電壓（Vhys），確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

功能與工作模式

手動復(fù)位功能

通過 MR 引腳，外部邏輯信號可以在不考慮電源電壓和看門狗定時器狀態(tài)的情況下，強(qiáng)制系統(tǒng)復(fù)位。當(dāng) MR 引腳為低電平時，復(fù)位信號將被激活。

輸出邏輯類型

所有 TPS382x 設(shè)備都具有低電平有效邏輯輸出（RESET），而 TPS3824/5 還額外提供了高電平有效邏輯輸出（RESET），方便與不同邏輯電平的系統(tǒng)進(jìn)行接口。

輸出類型

除 TPS3828 采用開漏輸出外，其他 TPS382x 設(shè)備均采用推挽輸出，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求選擇合適的輸出類型。

看門狗定時器功能

TPS3820、TPS3823、TPS3824 和 TPS3828 的看門狗定時器需要通過 WDI 引腳的正或負(fù)跳變信號定期觸發(fā)。若在規(guī)定的超時時間內(nèi)未觸發(fā)，將觸發(fā)復(fù)位信號，并重新初始化看門狗定時器。此外，如果不需要看門狗定時器功能，可將 WDI 引腳浮空或接一個 1kΩ 電阻到地。

設(shè)備功能模式

TPS382x 的功能模式由 MR 引腳狀態(tài)和電源電壓（VDD）與閾值電壓（VIT -）的比較結(jié)果決定。具體可參考文檔中的功能表，根據(jù)不同的輸入條件，輸出相應(yīng)的復(fù)位信號。

典型應(yīng)用案例

電源軌監(jiān)控與看門狗超時功能

以 TPS3823A 為例，可用于監(jiān)控微控制器等設(shè)備的電源軌。當(dāng)電源引腳（VDD）上的電壓高于內(nèi)部閾值電壓（VIT - + Vhys）時，下游設(shè)備被啟用；當(dāng) VDD 低于閾值電壓減去滯回電壓（VIT -）時，下游設(shè)備被禁用。同時，如果 WDI 輸入在規(guī)定時間內(nèi)未收到觸發(fā)信號，TPS3823A 將發(fā)出復(fù)位信號。對于需要較短復(fù)位信號的應(yīng)用，可選擇 TPS3820，其延遲時間僅為 25ms；若需要開漏輸出，可選用 TPS3828。

復(fù)位事件期間解耦 WDI 信號

在某些應(yīng)用中，當(dāng)復(fù)位信號有效時，WDI 引腳輸入可能需要保持活躍。此時，可使用 A 版本的設(shè)備或外部 FET 來解耦 WDI 信號，避免復(fù)位信號被鎖定在低電平狀態(tài)。

設(shè)計與布局建議

電源供應(yīng)

TPS382x 設(shè)計用于 1.1V 至 5.5V 的輸入電源。為減少電源噪聲對設(shè)備的影響，建議在 VDD 引腳附近放置一個 0.1μF 的陶瓷電容。

PCB 布局

在 PCB 布局時，應(yīng)將 VDD 去耦電容（CVDD）靠近設(shè)備放置，避免使用過長的 VDD 電源走線，以防止 LC 諧振和電壓過沖問題。

設(shè)備與文檔支持

Spice 模型

為方便電路仿真和性能分析，可通過產(chǎn)品文件夾中的 Tools & Software 獲取 TPS382x 的 SPICE 模型。

設(shè)備命名規(guī)則

文檔中提供了詳細(xì)的訂購信息和設(shè)備命名規(guī)則，可根據(jù)所需的閾值電壓和封裝類型選擇合適的產(chǎn)品。

相關(guān)文檔與資源

可參考相關(guān)文檔，如 “Disabling the Watchdog Timer for TI's Family of Supervisors (SLVA145)”，獲取更多關(guān)于禁用看門狗定時器的信息。此外，還可通過 TI 的 E2E 在線社區(qū)和設(shè)計支持資源，與其他工程師交流經(jīng)驗(yàn)，獲取技術(shù)支持。

TPS382x 系列電壓監(jiān)控器以其豐富的功能、出色的性能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，為電子系統(tǒng)設(shè)計提供了可靠的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師可根據(jù)具體需求選擇合適的型號，并遵循設(shè)計和布局建議，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。