MIC2778: монитор напряжения с настраиваемым гистерезисом Печать
Добавил(а) microsin   

Микросхема MIC2778 это монитор напряжения (супервизор). Она разработана для отслеживания двух отдельных порогов напряжения в комбинации с генератором задержки и соответствующей логики. MIC2778 предназначена для мониторинга напряжения батареи в переносных цифровых устройствах, в частности PDA, пейджеры и сотовые телефоны.

Верхний (high-voltage) и нижний (low-voltage) пороги напряжения могут независимо настраиваться, позволяя формировать гистерезис на формируемом выходном сигнале. Точность установки детектируемых напряжений составляет 2%.

Если напряжение батареи опускается ниже порога low-voltage, то выход (~RST) переходит в активное состояние лог. 0 и защелкивается, что может использоваться для предотвращения работы системы (например, для удержания микроконтроллера в состоянии сброса) до тех пор, пока батарея не будет заменена или перезаряжена. Внутренняя логика предотвращает появление на выходе RST паразитных импульсов из-за восстановления напряжения батареи или снятия с неё нагрузки. Выход остается в активном состоянии на минимальное время 140 мс, когда установлена свежая батарея. Для приложений, где не требуется встроенная задержка, рассмотрите использование MIC841.

Выводы питания микросхемы MIC2778 отделены от входов детектора, что позволяет организовать питание MIC2778 не от основного источника, а от отдельного дополнительного (например повышающего) преобразователя. Потребляемый ток при этом экстремально низкий (обычно 1 мкА), что идеально подходит для носимых приложений с автономным (батарейным) питанием.

Доступны версии с точностью 1%. Микросхема MIC2778 поставляется в 5-выводном корпусе Micrel IttyBitty™ SOT-23-5.

Таблица 1. Информация для покупки.

Part Number Точность Темп. диапазон Корпус
Standard Маркировка Pb-Free Маркировка
MIC2778-2BM5 UFB MIC2778-2YM5 UFB(*) 2% -40°C .. +85°C SOT-23-5
MIC2778-1BM5 UFA MIC2778-1YM5 UFA(*) 1% -40°C .. +85°C SOT-23-5

Примечание (*): нижнее подчеркивание в маркировке обозначает Pb-Free компонент.

MIC2778 fig01

Рис. 1. Пример типового применения (монитор батареи сотового телефона).

MIC2778 fig02

Рис. 2. Выводы корпуса SOT-23-5 (M5), вид сверху.

Таблица 2. Описание выводов.

№ Имя Функция
1 HTH High-Voltage Theshold (вход): аналоговый вход компаратора. Когда уровень напряжения на этом выводе начинает возрастать больше VREF, срабатывает генератор задержки, который удерживает уровень ~RST в лог. 0 еще минимум 140 мс, после чего на ~RST появляется лог. 1.
2 GND Общий провод, земля.
3 LTH Low-Voltage Theshold (вход): аналоговый вход компаратора. Когда уровень напряжения на этом выводе начинает уменьшаться ниже VREF, на выходе ~RST появляется лог. 0, и этот уровень остается на выходе, пока VHTH не станет больше VREF.
4 ~RST Сброс (выход), открытый сток, активный уровень лог. 0. На этом выходе появляется и защелкивается лог. 0, когда VLTH < VREF, показывая тем самым состояние пониженного напряжения. Этот уровень остается на выходе, пока VHTH не станет больше VREF.
5 VDD Напряжение питания (вход): независимое питание для внутренних узлов микросхемы.

Таблица 3. Предельно допустимые параметры(1).

Параметр Значение
Напряжение питания (VDD) –0.3V .. +7V
Напряжение на входах (VHI, VLO) –0.3V .. +7V
Ток на выходе ~RST (IRST) 20 мА
Температура хранения (TS) –65°C .. +150°C
Рейтинг ESD(3) 2kV

Таблица 4. Рабочие параметры(2).

Параметр Значение
Напряжение питания (VDD) +1.5V .. +5.5V
Напряжение на входах (VRST, VLTH, VHTH) –0.3V .. +6.0V
Температура окружающей среды (TA) –40°C .. +85°C
Температурное сопротивление корпуса 256°C/W

Примечания:

(1) Превышение параметров в этом рейтинге может повредить микросхему.
(2) При выходе параметров из указанных пределов функционирование микросхемы не гарантируется.
(3) Микросхема чувствительна к статическому электричеству (ESD), рекомендуется предпринимать меры предосторожности. Применяется human body model, 1.5k последовательно с 100pF.
(4) Рабочий диапазон напряжений VDD от 1.5V до 5.5V. Гарантируется удержание выхода в лог. 0 при VDD = 1.2V.

Таблица 5. Электрические характеристики для условий применения 1.5V ≤ VDD ≤ 5.5V; TA = +25°C. Значения, обозначенные жирным шрифтом, показывают применение в диапазоне температур –40°C ≤ TA ≤ +85°C, если не указано нечто иное.

Симв. Параметр Условия min Typ MAX Ед.
IDD Потребляемый ток ~RST не активен   1 2 мкА
ILTH, IHTH Входной ток утечки     5   pA
      10 nA
VREF Опорное напряжение     1.240   V
MIC2778-2 1.215   1.265
MIC2778-1 1.228   1.252
tD Задержка распространения VLTH = VREF(max) +100mV
VREF(min) – 100mV		   5   мкс
tRESET Длительность импульса сброса   140   420 мс
VRST Voltage-Low Reset RST активирован, ISINK = 1.6mA, VDD ≥ 1.6V     0.3 V
RST активирован, ISINK = 100μA, VDD ≥ 1.2V     0.4

MIC2778 fig03

Рис. 3. Диаграмма сигналов. Для упрощения задержки распространения не показаны.

Примечание: микросхема MIC2778 игнорирует очень короткие переходные процессы, подробности см. далее в разделе "Информация для применения".

MIC2778 fig04

Рис. 4. Функциональная диаграмма.

[Функциональное описание]

MIC2778 отслеживает напряжение батареи, и детектирует событие, когда она оказывается разряжена ниже запрограммированного уровня (нижний порог, low-voltage), при этом формируется активный запрещающий работу системы выходной сигнал ~RST (лог. 0). Когда батарея заменена, или заряжена до напряжения выше второго запрограммированного значения (верхний порог, high-voltage), выход ~RST задерживается в лог. 0 на время 140 мс минимум, после чего переходит в лог. 1. Тем самым обеспечивается надежный сброс микроконтроллера системы или другого компонента управления.

Voltage Low Output. Выход, сигнализирующий о низком напряжении (voltage-low output ~RST) обеспечивается транзистором с открытым стоком, подтягивающим к лог. 0 внешний pull-up резистор при обнаружении низкого уровня напряжения.

Уровни детектирования. Напряжение батареи отслеживается компараторами, настраиваемыми с помощью цепочки резисторных делителей напряжения. Заданное цепочкой делителя напряжение сравнивается с внутренним опорным напряжением. Когда напряжение на входе LTH опускается ниже внутреннего опорного напряжения, выход ~RST подтягивается к земле (лог. 0). Предполагается, что в этот момент напряжение на HTH получается заведомо ниже опорного напряжения.

Задержка. При включении питания, или когда батарея заменена или зарядилась до достаточного уровня, и напряжение на HTH превышает опорное напряжение, выход ~RST переходит в состояние высокого сопротивления (лог. 1) с минимальной задержкой 140 мс.

[Информация для применения]

Выход. Поскольку выход MIC2778 организован как транзистор MOSFET с открытым стоком, для большинства приложений требуется внешний верхний подтягивающий резистор в качестве нагрузки (pull-up). Значение этого резистора не должно быть слишком большим, чтобы исключить влияние наводок и токов утечки. Рекомендуемое значение не превышает 470 кОм.

Программируемые пороги. Нижний порог напряжения (low-voltage) вычисляется по формуле:

                  R1 + R2 + R3
VBAT(lo) = VREF * (-------------)
                    R2 + R3

Верхний порог напряжения (high-voltage) вычисляется по формуле:

                  R1 + R2 + R3
VBAT(hi) = VREF * (-------------)
                       R3

Для обоих этих формул VREF = 1.240V

Дополнительным критерием для выбора значения резисторов может служить их общее сопротивление R1 + R2 + R3 = RTOTAL. Такое значение, как 1 МОм для RTOTAL, является разумным значением, поскольку при потреблении минимального тока батареи оно не оказывает существенного влияния на точность работы MIC2778.

Когда сопротивления резисторов выбраны слишком большими, небольшой ток утечки по входам LTH и HTH может привести с смещению напряжений, в результате пострадает точность системы. Максимальное рекомендуемое сопротивление цепочки резисторов от VBAT до GND составляет 3 МОм.

Пример расчета резисторов. Сначала устанавливается порог VBAT(hi). Например, общее сопротивление резисторов 1 МОм = R1 + R2 + R3. Для типовой одной ячейки Li-Ion батареи напряжение 3.6V будет хорошим выбором для верхнего порога, потому что при таком напряжении батарея считается умеренно заряженной. Отсюда можно вычислить R3:

VBAT(hi) = 1.24 * (1 МОм / R3)
R3 = 344 кОм

Как только значение R3 определено, по выражению для VBAT(lo) можно определить значение R2. Одна ячейка Li-Ion батареи не должна разряжаться до напряжения ниже 2.5V. Многие приложения ограничивают степень разряда до 3.1V. Используя 3.1V для порога VBAT(lo), можно вычислить значения остальных двух резисторов.

VBAT(lo) = 3.1V = 1.24 * (1 МОм / (R2 + 344 кОм))
R2 = 56 кОм
R1 = 1 МОм - (R2 + R3) = 600 кОм

Точность резисторов можно выбрать на основе требуемой от системы точности.

MIC2778 fig05

Рис. 5. Пример схемы.

Перепады уровней на входах. По своей природе MIC2778 невосприимчива к очень коротким негативным "глюкам". Очень короткие переходные процессы могут превышать пороговое значение VBAT(lo) без отключения выхода.

Как показано на рис. 6, чем короче переходной процесс, тем более глубоким может быть уменьшение напряжение ниже нижнего порога, которое будет игнорироваться MIC2778. График представляет типичную допустимую длительность переходного процесса для заданного значения превышения порогового значения, которое не будет генерировать сброс.

MIC2778 fig06

Рис. 6. Ответ выхода на входной перепад уровня.

Подключение к процессорам с двунаправленным выводом сброса. Некоторые микроконтроллеры оборудованы двунаправленным сигналом сброса вместо однонаправленного входа. Одним из примеров такого чипа служит семейство Motorola 68HC11. Поскольку выход MIC2778 это открытый сток, он может быть напрямую подключен к выводу сброса такого процессора, с использованием только одно pull-up резистора, см. рис. 7.

MIC2778 fig07

Рис. 7. Интерфейс с двунаправленным сигналом сброса.

[Размеры корпуса]

MIC2778 fig08

Рис. 8. Чертеж корпуса SOT-23-5 (M5).