LTC2912：精準、多功能的單電壓監(jiān)測解決方案

在電子設備的設計中，電源的穩(wěn)定性至關重要。電壓監(jiān)測電路能夠實時監(jiān)控電源的電壓狀態(tài)，確保設備在正常的電壓范圍內運行。今天我們要介紹的 LTC2912 單 UV/OV 電壓監(jiān)測器，就是一款功能強大、性能卓越的電壓監(jiān)測解決方案。

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一、LTC2912 概述

LTC2912 是一款專門設計用于檢測電源欠壓和過壓事件的電壓監(jiān)測器。它具有以下顯著特點：

1. 單電壓監(jiān)測：能夠對單個電壓進行精確監(jiān)測。
2. 可調的 UV 和 OV 觸發(fā)值：用戶可以根據實際需求調整欠壓（UV）和過壓（OV）的觸發(fā)閾值。
3. 高精度閾值：保證閾值精度在 ±1.5% 以內，確保監(jiān)測的準確性。
4. 電源毛刺免疫：具備過濾功能，可有效拒絕短暫的毛刺干擾，避免誤觸發(fā)。
5. 可調的復位超時時間：通過外部電容可調整復位超時時間，還支持超時禁用功能。
6. 低靜態(tài)電流：僅 29μA 的靜態(tài)電流，降低功耗。
7. 開放式漏極輸出：OV 和 UV 輸出采用開放式漏極結構，方便與其他電路連接。
8. 寬電壓范圍：在 (V_{CC} ≥1 ~V) 時，能保證 OV 和 UV 功能正常。
9. 多種封裝形式：提供 8 引腳的 ThinSOT? 和 (3mm × 2mm) DFN 封裝，滿足不同應用場景的需求。

二、技術參數與性能

（一）絕對最大額定值

（二）工作溫度范圍

• LTC2912C：0°C 至 70°C
• LTC2912I：–40°C 至 85°C
• LTC2912H：–40°C 至 125°C

（三）電氣特性

在 (T{A}=25^{circ} C)，(V{CC}=3.3 ~V)，(VL = 0.45V)，(VH = 0.55 ~V)，(overline{LATCH}=V_{CC}) 的條件下，LTC2912 具有以下電氣特性：

1. (V_{CC}) 并聯(lián)穩(wěn)壓器電壓：(V_{SHUNT}) 在不同電流條件下有相應的取值范圍。
2. (V_{CC}) 并聯(lián)穩(wěn)壓器負載調節(jié)：(Delta V_{SHUNT}) 最大為 300mV。
3. 電源電壓：(V{CC}) 范圍為 2.3V 至 (V{SHUNT})。
4. 最小 (V_{CC}) 輸出有效電壓：(V_{CCR(MIN)}) 為 1V。
5. 電源欠壓鎖定：(V_{CC(UVLO)}) 為 1.9V 至 2.1V。
6. 電源欠壓鎖定遲滯：(Delta V_{CC(UVHYST)}) 為 5mV 至 50mV。
7. 電源電流：(I_{CC}) 最大為 70μA。
8. 欠壓/過壓閾值：(V_{UOT}) 為 492mV 至 508mV。
9. 欠壓/過壓閾值到輸出延遲：(t_{UOD}) 最大為 500μs。
10. VH, VL 輸入電流：不同等級下有不同的取值。
11. UV/OV 超時時間：(t{UOTO}) 與電容 (C{TMR}) 有關。
12. OV 鎖存清除輸入高/低電壓：(V{LATCH (VIH)}) 為 1.2V，(V{LATCH (VIL)}) 為 0.8V。
13. LATCH 輸入電流：最大為 ±1μA。
14. DIS 輸入電流：最大為 3.3μA。
15. DIS 輸入高/低電壓：(V{DIS(VIH)}) 為 1.2V，(V{DIS(VIL)}) 為 0.8V。
16. TMR 上拉/下拉電流：不同條件下有相應取值。
17. 定時器禁用電壓：(V_{TMR(DIS)}) 為 –180mV 至 –270mV。
18. 輸出電壓高/低：(V{OH}) 和 (V{OL}) 在不同條件下有不同取值。

三、引腳功能

（一）DIS（Pin 8/Pin 1，LTC2912 - 2）

輸出禁用輸入。當 DIS 引腳拉高時，除了在欠壓鎖定（UVLO）條件下，OV 和 UV 輸出引腳不會被激活。該引腳有一個 2μA 的弱內部下拉到地，若不用可懸空。

（二）GND（Pin 5/Pin 4）

設備接地引腳。

（三）LATCH（Pin 8/Pin 1，LTC2912 - 1，LTC2912 - 3）

0V/0V 鎖存清除/旁路輸入。當拉高時，OV/OV 鎖存被清除；保持高電平時，OV/OV 與 UV 具有相似的延遲和輸出特性。

（四）OV（Pin 6/Pin 3）

• LTC2912 - 1 和 LTC2912 - 2：過壓邏輯輸出。當 VL 輸入電壓高于閾值時，輸出低電平。LTC2912 - 1 為鎖存低電平，LTC2912 - 2 在 VL 輸入有效后保持低電平一段編程延遲時間。該引腳有一個弱上拉到 (V_{CC})，可通過外部上拉電阻拉高。
• LTC2912 - 3：過壓邏輯輸出。當 VL 輸入高于閾值時，輸出高電平并帶有弱內部上拉到 (V_{CC})，鎖存高電平，也可通過外部上拉電阻拉高。

（五）TMR（Pin 4/Pin 5）

復位延遲定時器。連接一個至少 10pF 的外部電容 (C{TMR}) 到地，可設置復位延遲時間為 9ms/nF。將該引腳連接到 (V{CC}) 可繞過定時器。

（六）UV（Pin 7/Pin 2）

欠壓邏輯輸出。當 VH 輸入電壓低于閾值時，輸出低電平。在 VH 輸入有效后保持低電平一段編程延遲時間。該引腳有一個弱上拉到 (V_{CC})，可通過外部上拉電阻拉高。

（七）(V_{CC})（Pin 1/Pin 8）

電源電壓引腳。需用一個 0.1μF（或更大）的電容旁路到地。在電壓不超過 6V 時，作為直接電源輸入；電壓高于 6V 時，作為并聯(lián)穩(wěn)壓器，需在引腳和電源之間連接一個電阻，以限制輸入電流不超過 10mA。

（八）VH（Pin 2/Pin 7）

電壓高輸入。當該引腳電壓低于 0.5V 時，觸發(fā)欠壓條件。若不用，可連接到 (V_{CC})。

（九）VL（Pin 3/Pin 6）

電壓低輸入。當該引腳電壓高于 0.5V 時，觸發(fā)過壓條件。若不用，可連接到地。

四、應用設計

（一）電壓監(jiān)測設計步驟

使用 LTC2912 進行電壓監(jiān)測時，可采用 3 電阻電路配置。以下是設計步驟：

1. 選擇 (R_{A}) 以獲得所需的過壓觸發(fā)點 [R{A}=left|frac{0.5 V}{I{n}} cdot frac{V{n}}{V{OV}}right|] 其中，(V{n}) 是所需的標稱工作電壓，(I{n}) 是通過電阻分壓器的標稱電流，(V_{OV}) 是所需的過壓觸發(fā)點。
2. 選擇 (R_{B}) 以獲得所需的欠壓觸發(fā)點 [R{B}=left|frac{0.5 V}{I{n}} cdot frac{V{n}}{V{UV}}right|-R{A}] 其中，(V{UV}) 是所需的欠壓觸發(fā)點。
3. 選擇 (R_{C}) 完成設計 [R{C}=left|frac{V{n}}{I{n}}right|-R{A}-R_{B}]

（二）電壓監(jiān)測示例

以監(jiān)測 5V ±10% 電源為例，標稱電流為 10μA：

1. 計算 (R_{A}) [R_{A}=left|frac{0.5 V}{10 mu A} cdot frac{5 V}{5.5 V}right| approx 45.3 k]
2. 計算 (R_{B}) [R_{B}=left|frac{0.5 V}{10 mu A} cdot frac{5 V}{4.5 V}right|-45.3 k cong 10.2 k]
3. 計算 (R_{C}) [R_{C}=left|frac{5 V}{10 mu A}right|-45.3 k-10.2 k approx 442 k]

五、其他特性與注意事項

（一）上電/掉電特性

上電時，當 (V{CC}) 達到 1V，(overline{UV}) 輸出拉低，OV 輸出弱上拉到 (V{CC})。在 (V{CC}) 低至 1V 時，LTC2912 能保證 (overline{UV}) 拉低，(overline{OV}) 拉高（LTC2912 - 1，LTC2912 - 2）或 OV 拉低（LTC2912 - 3）。當 (V{CC}) 高于 2V（最大 2.1V）時，VH 和 VL 輸入開始起作用。

（二）閾值精度

LTC2912 輸入的相對閾值精度在整個工作溫度范圍內為 ±1.5%。同時，電阻 (R{A})、(R{B}) 和 (R_{C}) 的精度也會影響 UV 和 OV 觸發(fā)點。

（三）毛刺免疫

LTC2912 通過對輸入的第一級比較器輸出進行低通濾波，解決了監(jiān)測直流電壓上的噪聲導致的虛假復位問題，避免了添加遲滯帶來的新誤差項。

（四）UV/OV 定時

LTC2912 具有可調的超時時間 (t_{UOTO})，可保證在故障清除后，OV、OV 或 UV 輸出保持一段時間，為監(jiān)測電壓提供穩(wěn)定的復位脈沖寬度。

（五）選擇 UV/OV 定時電容

通過連接一個電容 (C{TMR}) 到 TMR 引腳和地之間，可設置超時時間： [C{TMR}=t{UOTO} cdot 115 cdot 10^{-9}[ F / s]] TMR 引腳需至少連接 10pF 的負載，或連接到 (V{CC}) 以繞過超時時間。

（六）欠壓鎖定

當 (V{CC}) 低于 2V 時，LTC2912 進入欠壓鎖定（UVLO）狀態(tài)，UV 輸出拉低，OV 和 (overline{OV}) 被清除并阻止激活。當 (V{CC}) 高于 2V 時，UV 遵循與 VH 輸入欠壓條件相同的定時程序。

（七）并聯(lián)穩(wěn)壓器

LTC2912 具有內部并聯(lián)穩(wěn)壓器。(V{CC}) 引腳在電壓不超過 6V 時作為直接電源輸入，靜態(tài)電流最大為 70μA；電壓高于 6V 時，需在電源和 (V{CC}) 引腳之間連接電阻 (R_{Z})，以限制電流不超過 10mA。

（八）UV、OV 和 OV 輸出特性

這些輸出引腳具有弱內部上拉到 (V{CC}) 和強下拉到地的特性，允許進行開漏連接，方便進行線或連接。在 (V{CC}=1V) 時，(overline{UV}) 的 (V_{OL}) 最大為 0.15V。

（九）輸出上升和下降時間估計

• 下降時間：(t{FALL } approx 2.2 cdot R{PD} cdot C{LOAD })，其中 (R{PD}) 為內部下拉晶體管的導通電阻，通常在 (V{CC}>1 ~V) 和室溫（25°C）時為 50Ω，(C{LOAD}) 為引腳的外部負載電容。
• 上升時間：(t{RISE } approx 2.2 cdot R{PU} cdot C{LOAD })，其中 (R{PU}) 為上拉電阻。

（十）OV/OV 鎖存（LTC2912 - 1，LTC2912 - 3）

當 LATCH 引腳拉低時，檢測到 OV 條件時，OV 引腳鎖存低電平（LTC2912 - 1）或 OV 引腳鎖存高電平（LTC2912 - 3）。拉高 LATCH 引腳可清除鎖存。

（十一）禁用（LTC2912 - 2）

通過 DIS 引腳可禁用 UV 和 OV 輸出。拉高 DIS 引腳，無論輸入是否有故障，輸出都保持弱上拉。但在 UVLO 條件下，UV 輸出拉低，且超時功能被繞過。

六、典型應用

LTC2912 可應用于多種場景，如：

1. 單 UV/OV 電源監(jiān)測：監(jiān)測 3.3V ±10% 電源。
2. 雙 UV/OV 電源監(jiān)測：同時監(jiān)測多個電源。
3. 48V 電源監(jiān)測：實現對 48V 電源的監(jiān)測。

七、總結

LTC2912 是一款功能強大、性能可靠的單電壓監(jiān)測器，具有高精度、低功耗、抗干擾等優(yōu)點。通過合理的設計和應用，它能夠為電子設備的電源監(jiān)測提供有效的解決方案。在實際設計中，工程師需要根據具體需求選擇合適的封裝形式、電阻值和電容值，以確保 LTC2912 發(fā)揮最佳性能。你在使用 LTC2912 或其他電壓監(jiān)測器時，遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗和見解。