SGM820：高精度可编程看门狗定时器监控电路的深度解析

在电子工程师的日常工作中，选择合适的监控电路对于保障系统的稳定性和可靠性至关重要。今天，我们就来深入探讨一款高性能的监控电路——SGM820，看看它能为我们的设计带来哪些优势。

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一、SGM820概述

SGM820是一款高精度的监控电路，集成了可编程看门狗定时器，专为在 -40℃ 至 +125℃ 的宽温度范围内工作而设计。它提供了多种欠压阈值电压选项，可用于 1.8V、2.5V、3V、3.3V 和 5V 系统轨电压监控，并且具有高精度的复位延迟和准确的电压监控迟滞特性，非常适合对容差要求严格的系统。

特点总结

1. 高精度检测：具备 1.8V、2.5V、3V、3.3V 和 5V 系统的精确固定检测选项，电压阈值精度高于 99%。
2. 迟滞特性：迟滞特性典型值为 0.5%，能有效抵抗系统噪声。
3. 低功耗：超低电源电流典型值为 1.2μA，可降低系统功耗。
4. 可编程看门狗：用户可通过外部电容或工厂预设值来设置看门狗超时时间，还能通过逻辑引脚禁用看门狗，防止开发过程中意外超时。
5. 多种封装：提供 Green TDFN - 3×3 - 8L 和 TDFN - 2×2 - 8L 两种环保封装形式，满足不同的设计需求。

二、引脚配置与功能

引脚

PIN	NAME	TYPE	FUNCTION
1	Vcc	I	电源电压引脚，建议在该引脚附近放置一个 0.1uF 陶瓷电容。
2	CWD	I	可编程看门狗超时输入引脚，通过电容连接到 GND 设置可调超时，或通过 10kΩ 电阻连接到 Vcc 选择预设超时。
3	nMR	I	手动复位输入引脚，低电平有效，内部有上拉电流。
4	GND	G	接地引脚。
5	SET	I	逻辑输入引脚，连接到 GND 可禁用看门狗定时器。
6	WDI	I	看门狗输入引脚，下降沿触发，脉冲需在超时周期内出现，不能浮空。
7	nWDO	0	看门狗开漏输出引脚，建议连接 1kΩ 至 100kΩ 电阻到电源轨。
8	nRESET	0	低电平有效开漏复位输出引脚，建议连接 1kΩ 至 100kΩ 电阻到电源轨。
Exposed Pad	EP	G	外露焊盘，未连接到内部电路。

各引脚功能详解

1. VCC 引脚：作为电源输入引脚，为芯片提供所需的电能。在设计中，为了减少电源噪声对芯片的影响，建议在 VCC 引脚附近放置一个 0.1uF 的陶瓷电容，起到滤波和稳定电源的作用。
2. CWD 引脚：这是可编程看门狗定时器的关键引脚。用户可以通过连接不同的电容或电阻来设置看门狗的超时时间。具体来说，将电容连接在 CWD 引脚和 GND 之间，可实现可调的看门狗超时；若将 CWD 引脚通过 10kΩ 电阻连接到 VCC 或浮空，则可选择两种不同的工厂预设超时时间。
3. nMR 引脚：手动复位输入引脚，低电平有效。当该引脚接收到低电平时，可触发芯片进行复位操作。由于该引脚内部有上拉电流，在不需要外部控制时，可将其连接到 VCC 或浮空。
4. SET 引脚：用于控制看门狗定时器的启用和禁用。当 SET 引脚连接到 GND 时，看门狗定时器被禁用，此时 WDI 引脚的信号将被忽略；当 SET 引脚为高电平时，若 nRESET 未被置位，则看门狗正常工作。
5. WDI 引脚：看门狗输入引脚，采用下降沿触发方式。为了确保芯片能够正确检测到信号，WDI 脉冲必须在规定的超时周期内发送，且脉冲宽度至少为 50ns。该引脚不能浮空，需连接到 VCC 或 GND，以避免电源电流增加。
6. nWDO 引脚：独立的看门狗输出引脚，以开漏形式输出。当在有效的看门狗计时区域内未接收到有效的 WDI 信号时，nWDO 引脚将被置为低电平，持续时间为 nRESET 超时延迟时间。当 nRESET 信号因其他原因被置位时，若连接了上拉电阻到 VCC 或其他电源轨，nWDO 引脚将变为高电平。
7. nRESET 引脚：低电平有效开漏复位输出引脚。当 VCC 电压低于欠压阈值时，nRESET 引脚被置为低电平；当 VCC 电压超过欠压阈值加上迟滞电压后，经过指定的复位延迟时间，nRESET 引脚在拉电阻的作用下变为高电平。在选择上拉电阻值时，需要综合考虑电容负载、逻辑低输出电压、漏电流以及通过 nRESET 引脚的电流等因素，以确保输出电压满足后续应用的要求。

三、电气特性

电源特性

• 电源电压范围：1.6V 至 6.5V，能适应多种电源环境。
• 电源电流：典型值为 1.2μA，最大为 3.3μA，功耗极低。

复位功能

• 上电复位电压：当 nRESET 引脚电流为 15μA，输出低电平最大为 0.25V 时，上电复位电压最大为 0.8V。
• 欠压阈值：不同型号的 SGM820 对应不同的欠压阈值，如 SGM820A/B - 4.8 的欠压阈值为 4.757V 至 4.843V，精度高。
• 迟滞电压：迟滞电压范围为 0.15% × VITN 至 0.85% × VITN，典型值为 0.50% × VITN，可有效防止系统因电压波动而误触发。

看门狗功能

• CWD 引脚充电电流：典型值为 375nA，范围在 337nA 至 413nA 之间。
• CWD 引脚阈值电压：典型值为 1.210V，范围在 1.180V 至 1.245V 之间。
• nRESET 和 nWDO 输出低电平：当 VCC = 5V，灌电流为 3mA 时，输出低电平最大为 0.4V。
• nRESET 和 nWDO 输出漏电流：当 VCC = VITN + VHYS，nRESET 和 nWDO 引脚电压为 6.5V 时，漏电流最大为 1μA。

四、工作模式与应用

工作模式

Vcc	WDI	nWDO	nRESET
Vcc < VPOR	-	-	未定义
VPOR ≤ Vcc < VCC_MIN	忽略	H	L
VCC_MIN ≤ Vcc ≤ VITN + VHYS	忽略	H	L
Vcc > VITN	tPULSE ≤ tWD_MIN	H	H
Vcc > VITN	tPULSE > tWD_MIN	L	H

应用场景

• 安全应用：在对安全性要求较高的系统中，如工业自动化、医疗设备等，SGM820 可实时监控电源电压，确保系统在异常情况下能及时复位，保障设备安全运行。
• 精密工业系统：对于对电压精度和稳定性要求极高的工业系统，SGM820 的高精度检测和迟滞特性可有效避免因电压波动导致的系统故障。
• 控制器、DSPs、FPGAs 和 ASICs：在这些数字电路中，SGM820 可作为看门狗定时器，防止程序跑飞，提高系统的可靠性。

应用信息

1. CWD 功能：用户可通过三种方式配置看门狗定时器。一是将 CWD 引脚浮空或通过 10kΩ 电阻连接到 VCC，启用工厂预设的看门狗超时时间；二是在 CWD 引脚和 GND 之间连接电容，通过公式计算可调的看门狗超时时间。
   • 标准版本：(t{WD standard }(ms)=3.33 × C{CWD}(nF)+0.28(ms))
   • 扩展版本：(t{WD extended }(ms)=78.3 × C{CWD}(nF)+51(ms))
2. 过驱动电压：nRESET 引脚的置位取决于 VCC 电压幅值是否超过触发点以及超过触发点的时间长度。通过增加 VCC 低于触发点的比例，可以改变 nRESET 置位的时间。计算公式为：(Overdrive =left|left(V{CC}/V{ITX } - 1right) × 100 %right|)，其中 VITX 为阈值触发点电压。
3. 电源建议：SGM820 工作的输入电压范围为 1.6V 至 6.5V，为了降低输入电源噪声，建议在 VCC 和 GND 引脚之间连接一个 0.1μF 的陶瓷电容。

五、封装与订购信息

封装形式

SGM820 提供 Green TDFN - 3×3 - 8L 和 TDFN - 2×2 - 8L 两种封装，满足不同的 PCB 布局需求。

订购信息

不同型号的 SGM820 对应不同的欠压阈值和封装形式，用户可根据实际需求选择合适的产品。例如，SGM820A - 4.8 型号的欠压阈值为 4.800V，有 TDFN - 3×3 - 8L 和 TDFN - 2×2 - 8L 两种封装可供选择。

六、总结

SGM820 作为一款高性能的监控电路，凭借其高精度的电压检测、可编程的看门狗定时器、低功耗以及多种封装形式等优势，在电子设计领域具有广泛的应用前景。无论是在安全应用、精密工业系统还是数字电路中，SGM820 都能为系统的稳定性和可靠性提供有力保障。电子工程师在设计过程中，可以根据具体需求合理选择 SGM820 的型号和配置，充分发挥其性能优势。

大家在使用 SGM820 的过程中，有没有遇到过什么问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。