Супервизор питания подключает к схеме только безопасные напряжения

Clayton Grantham

Схемы супервизоров обычно контролируют напряжение питания микропроцессора, вырабатывая сигнал сброса для микросхемы во время включения, выключения и провалов напряжения питания. Таким образом, схема гарантирует, что напряжение питания станет стабильным до начала загрузки микропроцессора, предотвращая ошибки выполнения кода. Многие аналоговые и цифровые микросхемы также нуждаются в правильном запуске источника питания, чтобы избежать защелкивания и ошибок логических состояний. Кроме того, низковольтные КМОП микросхемы нуждаются в защите от перенапряжений, обусловленных любыми сбоями источника питания. Дополнительные компоненты на Рисунке 1 расширяют управляющие функции микросхемы IC₁, гарантируя, что V_IN подключится к V_SAFE только тогда, когда значение V_IN находится в установленных пределах. Устройство защищает схемы, подключенные к выводу V_SAFE, от переходных процессов на шине питания и повреждения повышенным напряжением. Супервизор питания IC₁ выдает сигнал сброса, задержанный более чем на 100 мс, всякий раз, когда V_IN падает ниже порога сброса, точно установленного в процессе изготовления микросхемы. Имеется возможность выбора других версий супервизора LM3722 (IC₁) с пороговыми напряжениями сброса 2.32 В или 4.63 В. Можно также использовать вход /MR для ручного формирования сигнала сброса.

Рисунок 1.	В такой конфигурации супервизор питания LM3722 подключает к чувствительным микросхемам только безопасные напряжения.

В этом приложении для управления ключом Q₂ используется задержанный сигнал сброса микросхемы IC₁. Задержка дает гарантию, что при подключении к V_SAFE напряжение V_IN будет уже стабильным. Транзистор Q₃ инвертирует и изолирует сигнал сброса микросхемы IC₁, управляющий затвором Q₂. Резистор R₄ задает смещение транзистора Q₂, а R₅ ограничивает базовый ток Q₃. Используя транзистор Q₁ в качестве недорогого коммутатора, включающегося при 0.6 В, резистивный делитель R₁ и R₂ устанавливает порог перенапряжения в соответствии с формулой

где

V_OV – порог перенапряжения (максимально допустимое напряжение на клемме V_SAFE);
V_BE1 – напряжение база-эмиттер транзистора Q₁.

Таблица 1.	Температурный гистерезис напряжения VSAFE
VSAFE   0 °C 25 °C 50 °C Вкл. (В) Увеличение VIN 3.2 3.2 3.2 Выкл. (В) Увеличение VIN 6.1 5.5 4.9 Вкл. (В) Уменьшение VIN 6 5.4 4.8 Вкл. (В) Уменьшение VIN 3.1 3.1 3.1

Нагрузкой транзистора Q₁ служит внутренний 22-килоомный резистор на входе /MR микросхемы IC₁. Типичный разброс напряжений V_BE1 транзистора Q₁ и его температурный коэффициент составляют ±10% и –2 мВ/°C, соответственно. Точная установка порога перенапряжения подбором сопротивления R₂ практически компенсирует ошибку, вносимую V_BE1. В Таблице 1 показаны типичные уставки напряжений для разных температур. Если возникнет необходимость еще большего уменьшения ошибки, можно заменить транзистор Q₂ компаратором и источником опорного напряжения. При задании диапазона допустимых значений V_IN от 3.1 до 5.5 В схема потребляет всего 16 мкА. Общий ток, протекающий через узлы R₁ и R₄, составляет 5 мкА, и 6 мкА протекают через R₃. Резистор R₃ защищает микросхему IC₁, ограничивая ток до уровня менее 6 мА при высоких напряжениях V_IN. Типовой ток 6 мкА, идущий в микросхему IC₁ через резистор R₃, увеличивает порог перенапряжения на 24 мВ.

1. Datasheet Texas Instruments LM3722
2. Datasheet SeCoS 2SD601A
3. Datasheet Fairchild NDS8947