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引言

電壓監控器具有多種外形尺寸和豐富的功能，可幫助設計人員提高系統的穩健性。電壓監控器通常用于監控電源軌。在幾乎所有設計、工業或汽車應用中使用電壓監控器的優勢之一是監控器可幫助處理器防止出現欠壓情況。使用監控器監控用于 MCU 的電源軌有助于在意外電壓軌故障（例如突發壓降、尖峰和瞬態）中將 MCU 復位。

電壓監控器的另一個常見用途是充當比較器，對電池或系統電源軌進行監控。發生過壓或欠壓事件時，監控器可以檢測到相應事件并做出反應。TI 具有非常豐富的產品系列，提供具有不同閾值、精度和遲滯的監控器，以便可以監控低壓電源軌和高壓電源軌。

設計人員可以選擇使用適當等級的高壓監控器或具有額外電路的低壓監控器，使監控器能夠在超出其建議工作條件時運行。本應用手冊介紹了使用高壓和低壓監控器監控高壓電源軌的幾種設計解決方案。

高壓監控器

圖 1 顯示了 TPS37 用于在標準 24V 電壓軌上同時監控欠壓和過壓情況的低復雜性解決方案。由于 TPS37 可處理高達 65V 的電壓，因此該器件可輕松監控與 24V 電源的直接連接。

類似地，圖 2 顯示了用于直接監控兩個獨立電壓軌的 TPS38，而 圖 3 顯示了 TPS3760 監控標準 12V 電壓軌上的欠壓情況。

TPS37、TPS38 和 TPS3760 的一些常見特性包括可編程感應和復位延時時間特性、低靜態電流、手動復位特性以及具有不同輸出拓撲選項。有關 TPS3760、TPS37 和 TPS38 關鍵特性的更多詳細信息，請參閱應用手冊寬 VIN 過壓和欠壓監控器的常見應用。

如圖 4 所示，TPS3762 是另一款具有低電源電流的 65V 窗口監控器，也可以直接監控與 12V/24V 的連接。它還具有可幫助將系統置于安全狀態的輸出復位鎖存功能，以及在器件內部運行診斷的內置自檢功能。得益于具備 BIST 功能，TPS3762 的優勢之一是以 SIL-3 功能安全合規級別為目標，適用于工業應用，而 TPS3762-Q1 以 ASIL-D 功能安全合規級別為目標，適用于汽車應用，這將幫助設計人員滿足如表 1 所示的功能安全要求。

使用高壓監控器，可以非常輕松地監控高壓電源軌。TI 的高壓監控器設計用于處理高達 65V 的電壓，并具有低電流消耗，適用于工業 SELV 電源軌和汽車電池系統。由于這些監控器可直接連接到高壓電源而無需額外的電路（如圖 5 所示），因此可為監控高壓電源軌提供簡單的解決方案，并能快速響應。

低壓監控器

對于某些設計而言，采用低壓監控器來監控高于器件額定電壓的電壓監控應用是有好處的。例如，盡管 TPS3808E 具有 6.5V 功能限制，但某些應用需要使用 TPS3808E 等低壓監控器來監控標準 12V 電壓軌。解決這個問題的方法是添加額外的電路，幫助監控器保持在建議的運行條件下工作。為此，有兩種常見的方法，要么添加分壓器，要么添加并聯電壓基準。表 2 概述了使用這些低壓監控器解決方案與使用諸如 TPS37 之類高壓監控器之間的一些差異。

分壓器方法

一種方法是使用連接到監控器 VDD 引腳的分壓器將電源電壓軌按比例降低至建議電平。例如，如果標稱 12V 電池電壓軌的瞬態電壓為 40V，但需要為同一電壓軌的 TPS3840 供電，則當電壓軌為 40V 時，監控器仍需正常工作。解決方法是將分壓器連接到 VDD 引腳，以將電源調整到 TPS3840 的建議電平，如圖 6 所示。一個問題是，分壓器始終處于導通狀態，因此始終會有漏電流。TPS3840 的低 Iq 允許增加電阻值以降低漏電流。分壓器方法可以提高監控器的 VDD 功能并降低解決方案成本，但代價是功耗會增加。對于嘈雜的應用，TI 建議在使用電阻分壓器時在 VDD 上安裝一個輸入電容器。但是，在 VDD 上添加一個電容器可能會顯著減慢器件的響應速度，因為它與 CIN 和用于分壓器的電阻一起構成了一個 RC 電路。

并聯電壓基準

另一種選擇是使用并聯基準來鉗制輸入電壓，如圖 7 所示。在此示例中，LM4040 基準用于將 VDD 鉗位至 6.5V。并聯基準會傳導極小的電流，然后將其余電流分流至高于其設定的分流電壓以上。在電壓軌低于 6.5V 的情況下，電流消耗較低，分流器不會限制 TPS3808E VDD 引腳的電壓。這意味著，TPS3808E 可在電源軌高于最小輸入電壓時進行穩壓。以這種方式實施并聯基準會創建一個低成本降壓穩壓器，該穩壓器僅在電壓高于 6.5V 時才啟用。圖 7 顯示了一個典型示例，說明 LM4040 如何與 TPS3808E 配合使用以監控 12V 電壓軌。

結語

有多種方法可以監控高壓電源軌。TI 提供了大量可實現各種功能的器件，這些功能對于監控高壓電源軌大有裨益。通常，TI 建議采用其推出的一種高壓監控器，這種監控器可提供簡單而有效的解決方案來監控高壓電源軌，響應速度快并且功耗低。如果應用不要求低功耗或快速響應速度，那么將低壓監控器與概述的電路之一配合使用便是滿足任何高壓需求的可行解決方案。表 2 比較了 TI 在其產品系列中提供的一些高壓監控解決方案。