LTC2912：精准、多功能的单电压监测解决方案

在电子设备的设计中，电源的稳定性至关重要。电压监测电路能够实时监控电源的电压状态，确保设备在正常的电压范围内运行。今天我们要介绍的 LTC2912 单 UV/OV 电压监测器，就是一款功能强大、性能卓越的电压监测解决方案。

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一、LTC2912 概述

LTC2912 是一款专门设计用于检测电源欠压和过压事件的电压监测器。它具有以下显著特点：

1. 单电压监测：能够对单个电压进行精确监测。
2. 可调的 UV 和 OV 触发值：用户可以根据实际需求调整欠压（UV）和过压（OV）的触发阈值。
3. 高精度阈值：保证阈值精度在 ±1.5% 以内，确保监测的准确性。
4. 电源毛刺免疫：具备过滤功能，可有效拒绝短暂的毛刺干扰，避免误触发。
5. 可调的复位超时时间：通过外部电容可调整复位超时时间，还支持超时禁用功能。
6. 低静态电流：仅 29µA 的静态电流，降低功耗。
7. 开放式漏极输出：OV 和 UV 输出采用开放式漏极结构，方便与其他电路连接。
8. 宽电压范围：在 (V_{CC} ≥1 ~V) 时，能保证 OV 和 UV 功能正常。
9. 多种封装形式：提供 8 引脚的 ThinSOT™ 和 (3mm × 2mm) DFN 封装，满足不同应用场景的需求。

二、技术参数与性能

（一）绝对最大额定值

参数	数值
(V_{CC})	–0.3V 至 6V
OV, UV, OV	–0.3V 至 16V
TMR	–0.3V 至 ((V_{CC} + 0.3V))
VH, VL, LATCH, DIS	–0.3V 至 7.5V
(I_{VCC})	10mA
(I{UV}, I{OV}, I_{OV})	10mA

（二）工作温度范围

• LTC2912C：0°C 至 70°C
• LTC2912I：–40°C 至 85°C
• LTC2912H：–40°C 至 125°C

（三）电气特性

在 (T{A}=25^{circ} C)，(V{CC}=3.3 ~V)，(VL = 0.45V)，(VH = 0.55 ~V)，(overline{LATCH}=V_{CC}) 的条件下，LTC2912 具有以下电气特性：

1. (V_{CC}) 并联稳压器电压：(V_{SHUNT}) 在不同电流条件下有相应的取值范围。
2. (V_{CC}) 并联稳压器负载调节：(Delta V_{SHUNT}) 最大为 300mV。
3. 电源电压：(V{CC}) 范围为 2.3V 至 (V{SHUNT})。
4. 最小 (V_{CC}) 输出有效电压：(V_{CCR(MIN)}) 为 1V。
5. 电源欠压锁定：(V_{CC(UVLO)}) 为 1.9V 至 2.1V。
6. 电源欠压锁定迟滞：(Delta V_{CC(UVHYST)}) 为 5mV 至 50mV。
7. 电源电流：(I_{CC}) 最大为 70µA。
8. 欠压/过压阈值：(V_{UOT}) 为 492mV 至 508mV。
9. 欠压/过压阈值到输出延迟：(t_{UOD}) 最大为 500µs。
10. VH, VL 输入电流：不同等级下有不同的取值。
11. UV/OV 超时时间：(t{UOTO}) 与电容 (C{TMR}) 有关。
12. OV 锁存清除输入高/低电压：(V{LATCH (VIH)}) 为 1.2V，(V{LATCH (VIL)}) 为 0.8V。
13. LATCH 输入电流：最大为 ±1µA。
14. DIS 输入电流：最大为 3.3µA。
15. DIS 输入高/低电压：(V{DIS(VIH)}) 为 1.2V，(V{DIS(VIL)}) 为 0.8V。
16. TMR 上拉/下拉电流：不同条件下有相应取值。
17. 定时器禁用电压：(V_{TMR(DIS)}) 为 –180mV 至 –270mV。
18. 输出电压高/低：(V{OH}) 和 (V{OL}) 在不同条件下有不同取值。

三、引脚功能

（一）DIS（Pin 8/Pin 1，LTC2912 - 2）

输出禁用输入。当 DIS 引脚拉高时，除了在欠压锁定（UVLO）条件下，OV 和 UV 输出引脚不会被激活。该引脚有一个 2µA 的弱内部下拉到地，若不用可悬空。

（二）GND（Pin 5/Pin 4）

设备接地引脚。

（三）LATCH（Pin 8/Pin 1，LTC2912 - 1，LTC2912 - 3）

0V/0V 锁存清除/旁路输入。当拉高时，OV/OV 锁存被清除；保持高电平时，OV/OV 与 UV 具有相似的延迟和输出特性。

（四）OV（Pin 6/Pin 3）

• LTC2912 - 1 和 LTC2912 - 2：过压逻辑输出。当 VL 输入电压高于阈值时，输出低电平。LTC2912 - 1 为锁存低电平，LTC2912 - 2 在 VL 输入有效后保持低电平一段编程延迟时间。该引脚有一个弱上拉到 (V_{CC})，可通过外部上拉电阻拉高。
• LTC2912 - 3：过压逻辑输出。当 VL 输入高于阈值时，输出高电平并带有弱内部上拉到 (V_{CC})，锁存高电平，也可通过外部上拉电阻拉高。

（五）TMR（Pin 4/Pin 5）

复位延迟定时器。连接一个至少 10pF 的外部电容 (C{TMR}) 到地，可设置复位延迟时间为 9ms/nF。将该引脚连接到 (V{CC}) 可绕过定时器。

（六）UV（Pin 7/Pin 2）

欠压逻辑输出。当 VH 输入电压低于阈值时，输出低电平。在 VH 输入有效后保持低电平一段编程延迟时间。该引脚有一个弱上拉到 (V_{CC})，可通过外部上拉电阻拉高。

（七）(V_{CC})（Pin 1/Pin 8）

电源电压引脚。需用一个 0.1µF（或更大）的电容旁路到地。在电压不超过 6V 时，作为直接电源输入；电压高于 6V 时，作为并联稳压器，需在引脚和电源之间连接一个电阻，以限制输入电流不超过 10mA。

（八）VH（Pin 2/Pin 7）

电压高输入。当该引脚电压低于 0.5V 时，触发欠压条件。若不用，可连接到 (V_{CC})。

（九）VL（Pin 3/Pin 6）

电压低输入。当该引脚电压高于 0.5V 时，触发过压条件。若不用，可连接到地。

四、应用设计

（一）电压监测设计步骤

使用 LTC2912 进行电压监测时，可采用 3 电阻电路配置。以下是设计步骤：

1. 选择 (R_{A}) 以获得所需的过压触发点 [R{A}=left|frac{0.5 V}{I{n}} cdot frac{V{n}}{V{OV}}right|] 其中，(V{n}) 是所需的标称工作电压，(I{n}) 是通过电阻分压器的标称电流，(V_{OV}) 是所需的过压触发点。
2. 选择 (R_{B}) 以获得所需的欠压触发点 [R{B}=left|frac{0.5 V}{I{n}} cdot frac{V{n}}{V{UV}}right|-R{A}] 其中，(V{UV}) 是所需的欠压触发点。
3. 选择 (R_{C}) 完成设计 [R{C}=left|frac{V{n}}{I{n}}right|-R{A}-R_{B}]

（二）电压监测示例

以监测 5V ±10% 电源为例，标称电流为 10µA：

1. 计算 (R_{A}) [R_{A}=left|frac{0.5 V}{10 mu A} cdot frac{5 V}{5.5 V}right| approx 45.3 k]
2. 计算 (R_{B}) [R_{B}=left|frac{0.5 V}{10 mu A} cdot frac{5 V}{4.5 V}right|-45.3 k cong 10.2 k]
3. 计算 (R_{C}) [R_{C}=left|frac{5 V}{10 mu A}right|-45.3 k-10.2 k approx 442 k]

五、其他特性与注意事项

（一）上电/掉电特性

上电时，当 (V{CC}) 达到 1V，(overline{UV}) 输出拉低，OV 输出弱上拉到 (V{CC})。在 (V{CC}) 低至 1V 时，LTC2912 能保证 (overline{UV}) 拉低，(overline{OV}) 拉高（LTC2912 - 1，LTC2912 - 2）或 OV 拉低（LTC2912 - 3）。当 (V{CC}) 高于 2V（最大 2.1V）时，VH 和 VL 输入开始起作用。

（二）阈值精度

LTC2912 输入的相对阈值精度在整个工作温度范围内为 ±1.5%。同时，电阻 (R{A})、(R{B}) 和 (R_{C}) 的精度也会影响 UV 和 OV 触发点。

（三）毛刺免疫

LTC2912 通过对输入的第一级比较器输出进行低通滤波，解决了监测直流电压上的噪声导致的虚假复位问题，避免了添加迟滞带来的新误差项。

（四）UV/OV 定时

LTC2912 具有可调的超时时间 (t_{UOTO})，可保证在故障清除后，OV、OV 或 UV 输出保持一段时间，为监测电压提供稳定的复位脉冲宽度。

（五）选择 UV/OV 定时电容

通过连接一个电容 (C{TMR}) 到 TMR 引脚和地之间，可设置超时时间： [C{TMR}=t{UOTO} cdot 115 cdot 10^{-9}[ F / s]] TMR 引脚需至少连接 10pF 的负载，或连接到 (V{CC}) 以绕过超时时间。

（六）欠压锁定

当 (V{CC}) 低于 2V 时，LTC2912 进入欠压锁定（UVLO）状态，UV 输出拉低，OV 和 (overline{OV}) 被清除并阻止激活。当 (V{CC}) 高于 2V 时，UV 遵循与 VH 输入欠压条件相同的定时程序。

（七）并联稳压器

LTC2912 具有内部并联稳压器。(V{CC}) 引脚在电压不超过 6V 时作为直接电源输入，静态电流最大为 70µA；电压高于 6V 时，需在电源和 (V{CC}) 引脚之间连接电阻 (R_{Z})，以限制电流不超过 10mA。

（八）UV、OV 和 OV 输出特性

这些输出引脚具有弱内部上拉到 (V{CC}) 和强下拉到地的特性，允许进行开漏连接，方便进行线或连接。在 (V{CC}=1V) 时，(overline{UV}) 的 (V_{OL}) 最大为 0.15V。

（九）输出上升和下降时间估计

• 下降时间：(t{FALL } approx 2.2 cdot R{PD} cdot C{LOAD })，其中 (R{PD}) 为内部下拉晶体管的导通电阻，通常在 (V{CC}>1 ~V) 和室温（25°C）时为 50Ω，(C{LOAD}) 为引脚的外部负载电容。
• 上升时间：(t{RISE } approx 2.2 cdot R{PU} cdot C{LOAD })，其中 (R{PU}) 为上拉电阻。

（十）OV/OV 锁存（LTC2912 - 1，LTC2912 - 3）

当 LATCH 引脚拉低时，检测到 OV 条件时，OV 引脚锁存低电平（LTC2912 - 1）或 OV 引脚锁存高电平（LTC2912 - 3）。拉高 LATCH 引脚可清除锁存。

（十一）禁用（LTC2912 - 2）

通过 DIS 引脚可禁用 UV 和 OV 输出。拉高 DIS 引脚，无论输入是否有故障，输出都保持弱上拉。但在 UVLO 条件下，UV 输出拉低，且超时功能被绕过。

六、典型应用

LTC2912 可应用于多种场景，如：

1. 单 UV/OV 电源监测：监测 3.3V ±10% 电源。
2. 双 UV/OV 电源监测：同时监测多个电源。
3. 48V 电源监测：实现对 48V 电源的监测。

七、总结

LTC2912 是一款功能强大、性能可靠的单电压监测器，具有高精度、低功耗、抗干扰等优点。通过合理的设计和应用，它能够为电子设备的电源监测提供有效的解决方案。在实际设计中，工程师需要根据具体需求选择合适的封装形式、电阻值和电容值，以确保 LTC2912 发挥最佳性能。你在使用 LTC2912 或其他电压监测器时，遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。