计算和处理需要现场可编程门阵列(fpga)、微处理器、数字信号处理器和微控制器的数据的应用依赖于安全可靠的操作。这些设备对电源的要求很高，因为它们只允许在一定的电源公差范围内运行。(1)电压监控器是实现系统可靠性的已知解决方案。当电源出现意外故障(如欠压或过压)时，它们可以立即采取行动，将系统置于复位模式。然而，监控电源轨中的电压总是会带来一些麻烦，可能会触发不必要的假复位输出。这些是电源噪声、电压瞬变和故障，可能来自电源电路本身。

本文讨论了电压监控器中的不同参数，这些参数可以解决不需要的电源噪声、电压瞬变和故障。讨论了这些参数如何提高电压监控器在监控电源时的可靠性，从而提高系统在实际应用中的可靠性。

系统中的电源噪声、电压瞬变和故障

耦合到来自电源电路元件本身的直流电，来自其他电源的噪声，以及系统产生的其他噪声。如果直流电源是开关模式电源(SMPS)，这些问题可能会更严重。SMPS产生与开关频率相干的开关纹波。它们还会在开关转换过程中产生高频开关瞬态。这些转换是由功率mosfet的快速通断开关引起的。图1显示了一个应用电路，其中MAX705监控器用于监控开关稳压器输出中的任何故障，开关稳压器是微控制器的电压供应。

除了稳态运行噪声伪像之外，在电源中也存在电压瞬变更明显的情况。在启动过程中，通常观察到与电源反馈回路响应相关的电压输出超调，随后电压振铃一段时间，直到稳定。如果没有优化反馈回路补偿值，这种振铃可能会更糟。电压过冲和过冲也可以观察到在瞬态或动态长。在应用中，有时负载需要更大的电流来执行复杂的过程，这会导致电压过低。另一方面，立即减少负载或以快速斜坡速率将产生电压超调。由于外部因素，电源也可能出现短时间电压故障。图2显示了在不同情况下电源电压上可能出现的不同电压瞬变和故障。

电压瞬变可能发生在与电源电压无关的系统中，而是发生在用户界面上，例如某些应用中的机械开关或导电卡。打开和关闭开关会在输入引脚上产生电压瞬变和噪声，通常是手动复位引脚。所有这些因素——电源噪声、电压瞬变和故障(如果过多)——都可能无意中达到监控器的欠压或过压阈值，如果在设计中没有考虑到，就会触发错误复位。这可能导致振荡行为和不稳定性，这对于系统可靠性是不希望的。

电压监控器如何处理噪声和瞬态，防止系统产生有害的复位?有一些参数可以帮助掩盖这些与电源或监控电压相关的瞬态。它们是重置超时时间、重置阈值滞后和重置阈值过载与持续时间的关系。同时，对于电路中与机械触点相关的瞬态，如手动复位引脚中的按钮开关，手动复位设置周期和脱脱时间对瞬态进行屏蔽。这些参数使电压监控器具有鲁棒性，不受瞬态和故障的影响，从而使系统免受不良响应的影响。

重置超时时间(t(RP))

在启动或电源电压从一个欠压事件上升,超过阈值时,有一个额外的时间复位信号deasserts之前,它叫做复位超时时间(t (RP))。(2)作为一个例子,图3显示监控电压后,在本例中是电源电压贴上V (CC),达到阈值从一个欠压或启动时,一个额外的延迟存在一个活跃的低重置之前deasserts高。这段额外的时间为监测电压提供了首先稳定的空间，在启用系统或将其从重置模式取出之前掩盖超调和振铃。复位超时时间可以抑制系统误复位，防止系统振荡和故障，提高系统的可靠性。

阈值迟滞(V(TH+))

阈值迟滞有两个主要好处。首先，它提供了一种确定性，即在取消复位之前，您所监视的电压已经克服了阈值水平，并且有足够的余量。其次，在复位之前，它为电源提供了稳定的空间。当处理带有叠加噪声的信号时，当电源反弹并重新越过阈值区域时，复位输出有产生多个转换的趋势。如图4所示。(3)在工业环境等应用中，噪声信号和电压波动随时可能发生。在无迟滞的情况下，复位输出将持续切换断言和去断言，直到电源稳定。它也会使系统振荡。阈值迟滞通过将系统保持在复位状态以防止系统出现图4中蓝色阴影区域所示的不需要的行为来治愈振荡。这有助于管理员保护系统免受错误复位。

重置阈值Overdrive vs. Duration

外部因素引起的电压故障可能发生在任何系统中，无论是短时间还是长时间。它们也可以有不同幅度的电压下降。重置阈值过度驱动与瞬态持续时间与电压故障或过度驱动的幅度和持续时间有关。持续时间较短但幅度较大的故障不会触发复位信号，而持续时间较长但幅度较小的过度驱动将触发复位，如图5所示。

被监测电源中的电压瞬变根据其持续时间被忽略。忽略这些瞬变将保护您的系统免受诸如由短时间故障引起的讨厌的重置。这些小故障可能错误地触发系统重置，从而导致系统的不良行为。在产品数据表中，重置阈值与持续时间的关系通常在典型的性能特征图中进行说明，如图6所示。任何高于曲线的值将触发复位输出，而曲线内的值将被忽略，以防止系统错误复位。

手动复位设置周期(t(MR))和复位时间(t(DB))

复位超时时间、阈值超驱动与持续时间、阈值滞后处理与监控电压相关的电压故障和瞬态，这通常是系统微控制器的电源。对于开关等机械触点带来的故障，手动复位设置周期和脱屑时间减轻了电压瞬变和故障可能带来的影响。

手动复位设置周期(t(MR))是手动复位在触发复位输出之前保持和完成所需的时间。有些监控器设置了较长的手动重置设置周期，以增加对系统的保护。这在消费品上很常见，你需要按住按钮几秒钟来重置你的系统。这种方法避免了意外和意外复位，从而增加了保护和可靠性。在手动复位设置周期下，所有短时间的瞬变和按下开关时的故障都被忽略，如图7a所示，从而帮助系统免疫故障。

同样的概念也适用于脱线时间。与设置周期一样，脱波时间(t(DB))忽略了推开或关断开关时的高频周期性电压瞬变。这些高频瞬变被认为是无效的，不会触发复位，如图7b所示。当信号超过脱脱时间时，该时间将被认为是来自开关或按钮的有效输入信号。

结论

如果没有电压监控器，系统就有可能在电压瞬变和故障期间发生停电和故障。电压监控器通过在这种情况下将处理器置于重置模式来解决这个问题。上述所有参数包括复位超时时间、阈值滞后、阈值超速、手动复位设置周期和脱脱时间，通过使电压监控器不受故障和瞬变的影响，提高了其监控电源电压的可靠性。这为整个系统性能提供了稳定性和可靠性。

参考电路

(1)“为什么，什么，如何，以及何时使用微处理器管理程序。”Maxim Integrated, 2018年4月。

(2)格雷格·萨特林。多电压系统中的监控器。Devices, Inc.， 2003年11月。

(3) Pinkesh Sachdev。为平滑欠压和过压锁定添加迟滞。《对话》第55卷第1期，2021年3月。