用电压监控器SGM891B实现电源动作灵活精准控制

品慧电子讯在电源系统中由于负载对电源电压范围有一定要求，同时给负载供电的输入电压可能有一定波动范围，比如超级电容、电池等作为电源输入时，其电压往往有较大的波动范围。那么在实际应用系统中就需要对电源进行一定控制，在监控电源电压的同时做出相应的动作，往往需要在电源电压达到负载稳定工作的电压时才接通电源给负载供电，而在电源电压跌落到负载即将无法稳定工作时或超过负载能承受的电压时就要关闭供电电路，同时电源的接通或关闭需要有一定的电压保护区间，即迟滞功能，且迟滞区间灵活可调。

本文将提供一种采用圣邦微电子电压监控器精确控制电源并根据电源电压去接通或断开后级负载的低成本、高精度且灵活可调的实现方案。

圣邦微电子电压监控器产品

圣邦微电子推出了一系列电压监控器产品，可以用于该功能电路，该系列电压监控器有如下特点：

● 300nA低功耗；

● 低至1V的超低工作电压；

● 灵活可调的释放延时，可以实现系统复位功能（SGM890/4/5/6/7/8/9）；

● 0.8V至5V多档位检测阈值电压，电压间隔0.1V。

参数及功能配置见下表：

方案说明

图1

如图1所示，电源输出接后级DC/DC、LDO或负载开关，同时采用电压监控器SGM891B监控电源的输出电压，电压监控器输出端OUT控制DC/DC（SGM61230等）、LDO（SGM2040等）或负载开关（SGM2523等）的使能端EN。在实际应用中：

1. 欠压保护+过门限打开功能：即输入电压高于VINH时打开DC/DC、LDO或负载开关，接通后级负载供电；同时在电源电压低于VINL时关闭DC/DC、LDO或负载开关以断开负载供电。输入电压VIN和电压监控器输出端OUT（即DC/DC、LDO或负载开关的EN）的逻辑关系如下，从图中可以看出该电路实现一个迟滞比较器的功能。

图2

电路实现示意如下：

图3

电路可以实现在输入电源电压高于V_INH时输出高给EN接通后级供电，而输入电压低于V_INL时输出低给EN关断后级供电。

2. 过压关断+迟滞打开功能：即输入电压高于V_INH时关断DC/DC、LDO或负载开关，断开后级负载供电；同时在电源电压低于V_INL时打开DC/DC、LDO或负载开关以接通负载供电。输入电压V_IN和DC/DC、LDO或负载开关使能端EN的逻辑关系如下，从图中可以看出该电路实现一个迟滞比较器的功能。

图4

电路实现示意如下：

图5

电路中增加一个NMOS或NPN三极管可以实现将电压监控器的输出端OUT的逻辑反相给使能端EN。在输入电源电压高于V_INH时输出低给EN关断后级供电，而输入电压低于V_INL时输出高给EN接通后级供电。

参数计算

以下计算过程以图3所示的欠压保护+过门限打开功能电路为例。

该电路中需要根据电路启动电压和关断电压去计算R₁、R₂、R₃、R₄的值，为了避免R₄分压的影响（从V_INH向V_INL下降时，电压检测器输出是开漏结构（内部MOS管漏极开路输出），此时OUT端口是高阻状态，对地电流不从R₄经过，而EN的漏电流可以忽略），因此可以先计算关断电压V_INL，然后再计算V_INH。

1. 启动电压V_INL计算

如上分析，此时R₁、R₂、R₃、R₄组成的分压关系中，电流不从R₄流过，只有R₁、R₂和R₃组成分压电路，电路动作时V_SEN电压是1.393V（假设选用SGM891B-1.4，迟滞电压为7mV），那么：

假设R₁ = R₂，那么有：

对于给定的V_INL，则可以算出R₁和R₃的比例关系为：

2. 关断电压V_INH计算

电路上电，输入电压V_IN从V_INL向V_INH升高的过程中，电压监控器SGM891B输出到地导通，因此R₄会有分压，此时R₂、R₃串联后再和R₄并联，并联后和R₁组成分压关系，假定R₁和R₂之间电压是V₁，而电路动作时V_SEN = 1.4V，因此有如下关系：

那么根据以上公式可以计算出V₁和V_SEN的关系如下（按照V_INL计算条件，继续假定R₁ = R₂）：

其中k = R₁/R₃ = R₂/R₃，那么R₂ = R₁ = k × R₃

那么根据公式5，有：k = V₁/1.4-1

R₂和R₃串联后和R₄的并联电阻：

V₁为R₁和R并的分压，那么有：

公式7由于公式比较复杂，不再反推R₄计算过程，运算中，首先根据V_INL可以计算出k值，为了方便计算可以假定R₃ = 1kΩ，接着就可以算出R₁的值，然后根据公式7和需要的V_INH可以计算出R并的值，再根据公式6就可以算出R₄的取值。

总结：R₁、R₂、R₃主要决定V_INL，而R₄主要决定V_INH和迟滞门限，R₁会影响R₄的取值，如果实际中R₄的值不方便选，可以调整R₁和R₂的比例关系（R₁和R₂不一定相等）。

过压关断+迟滞打开功能电路（图5）运算过程和以上过程类似，不再赘述。

免责声明：本文为转载文章，转载此文目的在于传递更多信息，版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请联系小编进行处理。

推荐阅读：

2021年中国光器件厂商占据半壁江山

工程师指南：如何动态调整合适的输出电压

储能系统CAN总线干扰排除必备解决方案

硅光电倍增管用于直接飞行时间测距应用（一）：直接ToF测距系统的设计

用SiC FET固态断路器取代机械断路器可行吗？