TPS3801、TPS3809

标签：阈值电压 复位 TPS3801 电源 电压 TPS3809

这份文件是德州仪器（Texas Instruments）关于TPS3801和TPS3809电源电压监控器（Supply Voltage Supervisor, SVS）系列设备的应用报告。以下是其核心内容的概述：

1. 产品介绍：

   • TPS3801和TPS3809是用于监控数字信号处理器（DSPs）、微控制器和微处理器电源电压的集成电路。
   • 这些设备能够在电源电压低于临界电压时生成复位信号，确保系统在电源不稳定时能够进入一个确定的初始状态。

2. 功能特点：
   TPS3801和TPS3809电源电压监控器（SVS）系列设备的功能特点在应用报告中有详细的描述。以下是这些功能特点的详细描述：

    1. **电压监控**：
       - 设备能够监控多种标称电源电压，包括2.5V、3.0V、3.3V和5.0V等。
       - 通过内部电压参考和比较器，设备能够精确检测电源电压，并在电压低于设定阈值时触发复位信号。
    
    2. **复位信号生成**：
       - 当监控到的电源电压低于设备特定的阈值电压时，SVS会生成一个低电平有效的复位信号。
       - 复位信号会保持激活状态，直到电源电压恢复到正常值以上并保持一段时间（典型值为200ms），以确保微处理器或DSP完成正确的初始化。
    
    3. **阈值电压和迟滞**：
       - 设备具有正向阈值电压（VIT+）和负向阈值电压（VIT–），以及相应的迟滞电压（Vhys）。
       - 迟滞电压用于防止在电源电压不稳定时复位信号的频繁切换。
    
    4. **手动复位功能（仅限TPS3801）**：
       - TPS3801提供了额外的手动复位输入（MR），允许外部组件或信号源触发复位脉冲。
       - 手动复位输入具有内部上拉电阻，因此不需要外部上拉电阻。
    
    5. **低功耗**：
       - 设备的典型工作电流小于20µA，适合电池供电的便携式系统。
       - 设计考虑了在手动复位功能使用时的功耗，提供了减少功耗的方法。
    
    6. **内置稳定电压参考**：
       - 内部稳定的1.137V电压参考为电压监控提供了基准。
    
    7. **封装和尺寸**：
       - TPS3801采用5引脚SOT323封装，而TPS3809采用3引脚SOT23封装，两者都设计为小型化，便于集成到各种电子设备中。
    
    8. **无需外部组件**：
       - 除了推荐在VDD和地之间使用一个旁路电容器外，这些SVS设备不需要其他外部组件，简化了设计并减少了成本。
    
    9. **温度范围**：
       - 设备在-40°C至+85°C的温度范围内工作，适用于各种环境条件。
   

这些功能特点共同确保了TPS3801和TPS3809能够在各种应用中提供可靠的电源监控和复位功能，保护微处理器和DSP等关键组件免受电源波动的影响。
3. 电气特性：
电气特性是指定给TPS3801和TPS3809电源电压监控器的关键技术参数，它们定义了设备在不同工作条件下的性能。以下是这些电气特性的详细描述：

1. **标称供应电压和阈值电压**：
   - 设备能够监控多种标称供应电压，例如2.5V、3.0V、3.3V和5.0V。
   - 每个设备型号都有对应的负向阈值电压（VIT–）和正向阈值电压（VIT+），这些电压决定了何时触发复位信号。

2. **迟滞电压（Vhys）**：
   - 迟滞电压是正向阈值和负向阈值之间的差值，用于防止电源线上的噪声导致复位输出频繁切换。

3. **复位输出**：
   - 复位输出在电源电压低于负向阈值时变为活跃，并且在电源电压恢复到正向阈值以上后，保持活跃大约200ms。

4. **工作温度范围**：
   - 设备在-40°C至+85°C的温度范围内工作，确保在极端温度条件下也能正常工作。

5. **输入电压范围**：
   - 设备适用于2V至6V的输入电压范围，这提供了一定的灵活性，以适应不同的电源环境。

6. **内部电压参考**：
   - 设备内部有一个稳定的1.137V电压参考，用于与输入电压进行比较，以确定是否触发复位。

7. **内部电阻分压器**：
   - 内部电阻分压器用于将输入电压与内部参考电压进行比较，以确定电源电压是否低于阈值。

8. **功耗**：
   - 设备的典型工作电流小于20µA，这使得它们非常适合低功耗应用，如电池供电的便携式设备。

9. **手动复位输入（仅限TPS3801）**：
   - TPS3801具有一个手动复位输入，允许外部信号或组件触发复位脉冲。这个输入有一个内部上拉电阻，因此不需要外部上拉电阻。

10. **输出迟滞时间**：
    - 输出迟滞时间是200ms，这是电源恢复后复位输出保持活跃的时间，以确保系统能够稳定启动并完成初始化。

这些电气特性为设计工程师提供了在特定参数范围内使用TPS3801和TPS3809电源电压监控器的指导。设计者需要确保所有的工作条件都在这些电气特性的范围内，以确保设备的最佳性能和可靠性。

4. 应用示例：
   应用报告中提供了几个关于TPS3801和TPS3809电源电压监控器的应用示例，这些示例展示了如何在实际系统中使用这些设备来提高可靠性和稳定性。以下是对这些应用示例的详细描述：

    1. **监控DSP的电源电压**：
       - 例如，TPS3801K33可以用于监控DSP TMS320LC542的3.3V电源线。如果电源电压下降到低于2.93V（TPS3801K33的典型阈值电压），则会触发复位信号。复位输出将保持活跃状态，直到电源电压恢复到阈值电压以上并保持200ms的延迟时间。
       - 可以通过按下按钮来手动触发复位，无需外部上拉电阻。在监控器的VDD端和地之间建议连接一个100nF的电容器，以确保监控器的正常工作。
    
    2. **使用TPS3801控制电源分配**：
       - TPS3801可以与TPS2051（德州仪器的电源分配开关）一起使用，以控制系统电源的开启和关闭。TPS2051具有高电平有效的使能输入，可以直接连接到监控器的复位输出。
       - 通过使用TPS3801的手动复位输入，可以实现远程控制电源的开启和关闭。例如，可以将手动复位输入连接到DSP的输出，以便通过逻辑高信号开启电源，通过逻辑低信号关闭电源。
    
    3. **保持低于1.1V的电压下复位输出为低电平**：
       - 由于TPS3801和TPS3809在电源电压高于1.1V时才定义复位输出，低于此电压时无法保证复位输出为低电平。为了在电压低于1.1V时仍然能够确保复位输出为低电平，可以在复位输出和地之间添加一个100kΩ的下拉电阻。
    
    4. **监控客户定义的阈值电压**：
       - 虽然TPS3801和TPS3809提供固定阈值电压的版本，但也可以通过外部电阻网络调整阈值电压，以适应特定的应用需求。报告中提供了两种不同的方法来调整阈值电压，一种具有较高的精度但电流消耗较大，另一种电流消耗较小但精度较低。
       - 例如，可以通过外部电阻网络将阈值电压调整为3.6V。这可以通过连接适当的电阻到TPS3809的VDD和地之间来实现，具体的电阻值取决于所需的阈值电压和设备的固定阈值电压。
   

这些应用示例提供了关于如何在实际系统中集成TPS3801和TPS3809设备的实际指导，帮助设计工程师解决电源监控和复位管理方面的挑战。通过这些示例，工程师可以更好地理解设备的功能，并将其应用于提高系统的稳定性和可靠性。
5. 布局考虑：
在设计和布局包含TPS3801和TPS3809电源电压监控器的电路时，需要考虑一些关键因素以确保设备的最佳性能和可靠性。以下是布局时的一些详细考虑：

1. **旁路电容器**：
   - 在电源电压输入端（VDD）和地（GND）之间建议使用一个100nF的旁路电容器。这个电容器有助于滤除电源线上的高频噪声，并提供一个稳定的电源给监控器。

2. **电容器的放置**：
   - 旁路电容器应尽可能地放置在监控器的VDD引脚附近，以最小化引线电感并提高电源稳定性。

3. **地线布局**：
   - 如果电路中包含高电流消耗的设备，应保持公共地线尽可能短且粗，以减少电阻和电感，防止地线浮动。这可以通过尽可能长时间地保持地线分离（星形连接）来实现。

4. **监控电路的位置**：
   - 应将监控电路放置在干扰较小的环境中，以避免电磁干扰（EMI）和其他可能影响监控器性能的因素。

5. **手动复位输入（仅限TPS3801）**：
   - 如果使用TPS3801的手动复位功能，应确保手动复位输入（MR）与VDD之间的连接正确，并且如果不需要此功能，MR引脚不应悬空。

6. **PCB布局示例**：
   - 报告中提供了使用TPS3801和TPS3809的PCB布局建议图。这些示例展示了如何布局旁路电容器、地线和监控器的位置，以实现最佳性能。

7. **机械尺寸**：
   - 在设计PCB布局时，需要考虑TPS3801和TPS3809的封装尺寸。TPS3801采用SOT323封装，而TPS3809采用SOT23-3封装。应确保这些封装的尺寸和引脚排列符合PCB空间和设计要求。

通过遵循这些布局考虑，设计工程师可以确保TPS3801和TPS3809在实际应用中的性能和可靠性，同时最小化潜在的电源问题和电磁干扰。正确的布局对于实现高效、稳定的电源管理系统至关重要。

6. 总结：
   • TPS3801和TPS3809提供了对常见电源电压的精确检测，并且在电源电压低于指定阈值时激活复位输出。
   • TPS3801是市场上最小的SVS，具有手动复位功能，适用于电池供电系统，并且在-40°C至+85°C的温度范围内工作。
   • 除了推荐在VDD和地之间使用电容器外，不需要任何外部组件。

这份应用报告为设计工程师提供了关于如何使用TPS3801和TPS3809进行电源电压监控的详细信息，包括其功能、电气特性、应用示例和布局建议，以帮助他们在设计中实现更高的系统可靠性和稳定性。

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