深入解析LTC2931：可配置六电源监控器的卓越之选

在电子系统设计中，电源监控是确保系统稳定运行的关键环节。今天，我们将深入探讨凌力尔特（现属于ADI）的LTC2931——一款功能强大的可配置六电源监控器，它在多电源系统中有着广泛的应用。

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一、产品概述

LTC2931是一款专为多达六个电源电压系统设计的可配置电源监控器。通过连接到模式选择引脚的外部电阻分压器，用户可以从16种预设或可调电压监控组合中进行选择。预设电压阈值在整个温度范围内的精度可达±1.5%，同时它还具备标称阈值为0.5V的可调输入。六个开漏电压比较器输出分别连接到独立引脚，方便对各个电源进行单独监控。

特性亮点

1. 多电源监控：能够同时监控六个电源，包括12V（可调）、5V、3.3V、2.5V、1.8V和1.2V（可调）。
2. 丰富的阈值组合：提供16种用户可选的5V、3.3V、3V、2.5V、1.8V、1.5V和±可调电压阈值组合。
3. 高精度阈值：保证阈值精度为±1.5%，有效减少误触发。
4. 可调的复位和看门狗定时器：通过外部电容可调整复位和看门狗超时周期，确保可靠的复位操作。
5. 低功耗设计：仅52μA的电源电流，非常适合对功耗敏感的系统。
6. 完善的保护机制：具备电源毛刺抗扰能力，保证在VCC低至1V时RST输出状态正确。
7. 宽温度范围：可在高达125°C的高温环境下正常工作。
8. 紧凑封装：采用20引脚TSSOP封装，节省电路板空间。

应用领域

LTC2931的应用场景十分广泛，涵盖了桌面和笔记本电脑、多电压系统、电信设备、便携式电池供电设备、网络服务器以及汽车电子等领域。

二、电气特性与引脚功能

电气特性

LTC2931的电气特性在不同的参数下有着明确的规定。例如，VCC的最小内部工作电压为1V，以确保RST和COMPn处于正确的逻辑状态；参考电压VREF在VCC ≥ 2.3V、IVREF = ±1mA、CREF ≤ 1000pF的条件下，范围为1.192V至1.228V。这些特性在不同的温度和工作条件下都有相应的规格，为工程师的设计提供了精确的参考。

引脚功能

LTC2931的20个引脚各自承担着不同的功能，以下是部分关键引脚的介绍：

1. COMPx（比较器输出）：如COMP5、COMP3等，为实时逻辑输出，具有弱上拉至V2的功能。当相应的电源电压高于复位阈值时，输出拉高；若未使用，可留空。
2. Vx（电压输入）：例如V5、V3等，为高阻抗比较器输入，典型阈值为0.5V。若未使用，可连接到V1。
3. CRT（复位超时电容）：连接外部电容可设置复位超时周期，计算公式为tRST = CRT / 2MΩ，未连接时最小复位超时约为25μs。
4. RST（复位输出）：逻辑输出，弱上拉至V2。当任何电源输入低于复位阈值时，输出拉低；所有输入高于阈值后，经过设定的延迟时间释放。
5. WDO（看门狗输出）：逻辑输出，弱上拉至V2。看门狗定时器启动后，超时则输出拉低，保持一个复位超时周期，直到被清除。
6. WDI（看门狗输入）：逻辑输入，在RST为高电平时，需在选定的看门狗超时周期内改变逻辑状态，以清除看门狗定时器。
7. CWT（看门狗超时电容）：连接外部电容可设置看门狗超时周期，计算公式为tWD = CWT / 20MΩ，未连接时最小超时约为200μs。
8. VPG（阈值选择输入）：连接外部1%电阻分压器，可从16种组合中选择电压阈值，注意不要添加电容。
9. VREF（缓冲参考电压输出）：标称1.210V参考电压，用于模式选择和负可调应用的偏移，可源出和吸收高达1mA电流，能驱动最大1000pF的旁路电容而不产生振荡。

三、应用信息

电源监控与上电过程

LTC2931在电源监控方面表现出色。上电时，V1和V2中较大者作为内部电源电压（VCC），当V1或V2达到1V时，RST输出立即拉低，直到器件配置完成。若任何电源监控输入低于配置阈值，RST将保持低电平；所有输入高于阈值后，内部定时器启动，延迟后释放RST。

阈值精度与配置

考虑到电源的容差，LTC2931的±1.5%复位阈值精度至关重要。以5V系统为例，“5%”阈值通常设置为比标称输入电压低6.5%，即4.675V，且在温度范围内保证在4.600V至4.750V之间。通过连接VREF、VPG和GND之间的外部电阻分压器，可从16种可能的输入电压监控组合中选择。

可调阈值的使用

在正可调模式下，V3和/或V4比较器的参考输入设置为0.5V，V5和V6比较器的参考输入始终为0.5V。通过外部电阻分压器连接到高阻抗可调输入（V3、V4、V5、V6），可计算跳闸电压。在负可调模式下，V4比较器的参考电平连接到地，同样通过外部电阻分压器计算负跳闸电压。

电源关断与看门狗定时器

电源关断时，任何监控输入低于阈值，RST将保持低电平，直到V1和V2都低于1V。看门狗电路用于监控微处理器的活动，μP需定期改变WDI引脚的逻辑状态以清除看门狗定时器。若要禁用看门狗定时器，可将CWT引脚接地。

定时电容的选择

复位超时周期和看门狗超时周期均可通过连接外部电容进行调整。复位超时周期tRST由连接在CRT引脚和地之间的电容CRT决定，计算公式为CRT = tRST / 2MΩ；看门狗超时周期tWD由连接在CWT引脚和地之间的电容CWT决定，计算公式为CWT = tWD / 20MΩ。为保证精度，建议使用低泄漏陶瓷电容。

四、典型应用案例

电源和温度监控

通过配置LTC2931，可实现对温度的监控。使用热敏电阻作为电压分压器的一部分，驱动可调输入V6。当温度高于跳闸点时，输出COMP6拉低，并通过RHYST提供迟滞。通过合理选择电阻值，可准确设置跳闸点，区分过温和欠压故障。

五电源上电顺序控制器

利用LTC2931的实时COMP输出，可实现DC/DC转换器的顺序启用。系统由12V电源供电，通过按下按钮启动，LTM4600产生5V输出为其他转换器供电。LTC2931配置为模式13，当V1和V2达到阈值时，相应的COMP输出拉高，依次启用转换器。当所有转换器正常工作后，COMP5拉高，RST在COMP5拉高9.4ms后拉高。

五、总结

LTC2931作为一款可配置的六电源监控器，凭借其丰富的功能、高精度的阈值、低功耗设计以及广泛的应用场景，为电子工程师在多电源系统设计中提供了强大的支持。在实际应用中，工程师需要根据具体的系统需求，合理选择阈值组合、定时电容等参数，以确保系统的稳定运行。同时，通过参考其典型应用案例，能够更快地将LTC2931集成到自己的设计中。你在使用LTC2931或类似电源监控器时，遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。