超低功耗看門狗定時器和手動復位監(jiān)控IC：ADM8611/ADM8612/ADM8613/ADM8614/ADM8615

引言

在電子系統(tǒng)設計中，電源監(jiān)控和系統(tǒng)復位的穩(wěn)定性至關(guān)重要，尤其是在對功耗要求嚴苛的應用場景下。ADI公司的ADM8611/ADM8612/ADM8613/ADM8614/ADM8615系列超低功耗監(jiān)控IC，為我們提供了出色的解決方案。接下來，我將從多個方面為大家詳細介紹這些芯片。

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產(chǎn)品特性概述

低功耗優(yōu)勢

該系列芯片的功耗極低，典型值為(I_{CC}=92nA)，這使得它們在諸如便攜式或電池供電設備等對功耗敏感的應用中表現(xiàn)出色。持續(xù)的監(jiān)控功能且無空白時間，能夠?qū)崟r保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

豐富的電壓監(jiān)控閾值選項

不同型號的芯片提供了多樣化的預調(diào)節(jié)電壓監(jiān)控閾值選項。ADM8611有從2V到4.63V的10個選項；ADM8612/ADM8615具備從0.5V到1.9V的20個選項；ADM8613/ADM8614則提供從2.32V到4.63V的5個選項。并且在全溫度范圍內(nèi)，閾值精度可達±1.3%，確保了在不同環(huán)境條件下的可靠性能。

其他實用特性

• 手動復位輸入（ADM8611/ADM8612/ADM8613/ADM8615）：方便用戶手動觸發(fā)系統(tǒng)復位，典型復位超時時間為200ms。
• 低電壓輸入監(jiān)控（ADM8612/ADM8615）：可監(jiān)控低至0.5V的電壓，進一步拓展了應用范圍。
• 看門狗定時器（ADM8613/ADM8614/ADM8615）：能夠監(jiān)測微處理器的活動，若處理器在預設的超時時間內(nèi)未能正常工作，將觸發(fā)復位信號，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。部分型號還具備看門狗功能禁用輸入（ADM8613/ADM8614）和看門狗超時擴展輸入（ADM8614）。
• 低電平有效、開漏RESET輸出：方便與其他電路進行接口連接。
• 電源干擾免疫能力：有效避免因電源瞬變而導致的不必要復位。
• 小封裝尺寸：采用1.46mm×0.96mm的WLCSP封裝，節(jié)省電路板空間。
• 寬工作溫度范圍：-40°C至+85°C，適應各種復雜的工作環(huán)境。

應用領(lǐng)域

便攜式和電池供電設備

如智能手機、平板電腦、可穿戴設備等。這些設備對功耗要求極高，而該系列芯片的超低功耗特性能夠有效延長電池續(xù)航時間，提高設備的使用效率。

微處理器系統(tǒng)

在微處理器控制系統(tǒng)中，該系列芯片可實時監(jiān)測電源電壓和代碼執(zhí)行的完整性，確保系統(tǒng)在電源故障或程序出錯時能夠及時復位，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

能源計量和能源收集系統(tǒng)

在能源計量設備中，精確的電壓監(jiān)測和穩(wěn)定的復位功能有助于提高計量的準確性；在能源收集系統(tǒng)中，低功耗特性可以最大程度地減少能量損耗，提高能源收集效率。

技術(shù)細節(jié)分析

工作原理

這些低功耗電壓監(jiān)控器通過監(jiān)測輸入電壓，并將其與內(nèi)部參考電壓進行比較。當監(jiān)測到的電壓低于參考閾值時，RESET輸出將被置位，使處理器保持復位狀態(tài)；當監(jiān)測電壓高于閾值并持續(xù)一段時間（即復位超時時間）后，RESET輸出將被釋放，確保處理器在穩(wěn)定的電源電壓下正常工作。

電壓監(jiān)測輸入

• ADM8611/ADM8613/ADM8614的VCC引腳既作為電源輸入，又作為電壓監(jiān)測輸入。為了保證芯片的穩(wěn)定工作，建議在VCC和GND引腳之間靠近芯片處放置一個0.1μF的去耦電容。同時，在電源上電時，若VCC的上升速率過快（如在電池供電的應用中），可能會導致芯片工作異常，此時可使用RC濾波器來降低上升速率。
• ADM8612使用單獨的引腳進行電源和電壓監(jiān)測，能夠?qū)崿F(xiàn)低至0.5V的電壓監(jiān)測閾值。

復位輸出

所有型號的芯片都具有低電平有效、開漏的復位輸出。對于ADM8611/ADM8613/ADM8614，當VCC大于0.9V時，輸出狀態(tài)有效；對于ADM8612和ADM8615，當VCC從0.9V上升到退出欠壓鎖定（ULVO）狀態(tài)期間，輸出保持低電平。當監(jiān)測電壓低于閾值時，RESET輸出將在23μs至26μs（典型值）內(nèi)被置位，確保系統(tǒng)能夠迅速復位，避免出現(xiàn)危險或錯誤操作。

手動復位輸入

ADM8611、ADM8612、ADM8613和ADM8615具有手動復位輸入（MR）。當MR引腳被拉低時，復位輸出將被置位；當MR從低電平變?yōu)楦唠娖綍r，復位信號將保持一段時間（復位超時時間）后再釋放。MR引腳內(nèi)部有一個600kΩ的上拉電阻，未連接時輸入為高電平。為了驅(qū)動MR輸入，可以使用外部信號或按鈕開關(guān)接地，并利用芯片內(nèi)部集成的去抖電路來提高抗干擾能力。若需要更高的抗干擾性能，可在MR引腳和地之間連接一個0.1μF的電容。

看門狗定時器

ADM8613/ADM8614/ADM8615配備了看門狗定時器，用于監(jiān)測微處理器的活動。當看門狗輸入引腳（WDI）上發(fā)生邏輯電平轉(zhuǎn)換時，定時器將被清零。如果定時器計數(shù)達到預設的超時時間（tWD），則會觸發(fā)RESET輸出。微處理器必須定期切換WDI引腳的電平，以避免被復位。除了WDI引腳的邏輯轉(zhuǎn)換外，當VCC引腳出現(xiàn)欠壓、WDT_SEL引腳狀態(tài)切換或MR引腳被拉低時，看門狗定時器也會被清零。同時，通過將看門狗禁用輸入（WD_DIS）引腳拉高，可以禁用看門狗定時器功能。

低功耗設計技巧

數(shù)字輸入

這些芯片的數(shù)字輸入采用CMOS技術(shù)來降低功耗。但當輸入電壓接近未定義的邏輯范圍時，芯片的ICC會增加。為了減少這種影響，我們可以采取以下措施：

• 若數(shù)字輸入不需要切換，可直接將其連接到VCC或GND引腳。
• 優(yōu)先選擇邏輯高電平接近芯片VCC的推挽輸出驅(qū)動數(shù)字信號線。
• 對于邏輯高電平接近數(shù)字輸入最低邏輯高規(guī)格的推挽輸出，除非只在短時間內(nèi)偶爾需要將輸入拉為高電平，否則一般不建議使用。
• 可以使用帶有上拉電阻到VCC的開漏輸出驅(qū)動數(shù)字信號線，但這種方式更適合只在短時間內(nèi)偶爾需要將輸入拉為低電平的情況。

WDI輸入

當使用邏輯高電平接近芯片VCC的推挽輸入/輸出驅(qū)動看門狗輸入（WDI）時，無論輸入是高電平還是低電平，系統(tǒng)都不會消耗額外的電流。為了降低總電流消耗，可以提高輸入電平轉(zhuǎn)換的速度。在看門狗超時時間內(nèi)，一次高到低或低到高的電平轉(zhuǎn)換就足以防止看門狗定時器觸發(fā)復位輸出。若使用邏輯高電平接近數(shù)字輸入最低邏輯高規(guī)格的推挽輸出驅(qū)動WDI，高電平輸入可能會導致CMOS直通，增加芯片的偏置電流。此時，建議使用短正脈沖驅(qū)動WDI引腳，脈沖寬度應盡可能小，但要大于WDI輸入所需的最小脈沖寬度。同樣，若使用帶有上拉電阻到VCC的開漏輸入/輸出驅(qū)動WDI，低電平輸入會導致額外電流通過上拉電阻，可采用短負脈沖技術(shù)來減少長期電流消耗。

WD_DIS輸入

對于ADM8613和ADM8614，看門狗禁用輸入（WD_DIS）可在系統(tǒng)原型設計或上電時禁用看門狗功能，以便為處理器初始化提供額外時間。在復位信號釋放后的上電過程中，若處理器需要時間配置輸入/輸出或使用開漏輸入/輸出驅(qū)動WD_DIS，則需要一個外部上拉電阻來保持看門狗功能禁用。上拉電阻的大小由WD_DIS引腳和驅(qū)動它的輸入/輸出的漏電流決定，其大小會影響驅(qū)動輸入為低電平時的功耗。

選型與訂購

型號選擇

復位閾值和看門狗超時選項

不同型號的芯片還提供了多種復位閾值和看門狗超時選項，用戶可以根據(jù)具體的應用需求進行選擇。例如，ADM8611有10種不同的Vcc復位閾值選項，范圍從2V到4.63V；ADM8613和ADM8615有兩種看門狗超時選項等。詳細信息可參考數(shù)據(jù)手冊中的相關(guān)表格。

訂購信息

并非所有的設備選項都作為標準型號銷售，標準型號可在訂購指南中查看。如需獲取最新的標準型號列表，可訪問Analog Devices的官方網(wǎng)站（www.analog.com/supervisory）。對于非標準型號，請聯(lián)系A(chǔ)nalog Devices的銷售代表，但需要注意的是，樣品和生產(chǎn)單位的交貨期可能較長。

總結(jié)

ADM8611/ADM8612/ADM8613/ADM8614/ADM8615系列超低功耗監(jiān)控IC以其豐富的功能、低功耗特性和小封裝尺寸，為電子工程師在設計各種系統(tǒng)時提供了可靠的電源監(jiān)控和復位解決方案。無論是在便攜式設備、微處理器系統(tǒng)還是能源相關(guān)領(lǐng)域，這些芯片都能夠發(fā)揮重要作用。在實際應用中，我們需要根據(jù)具體的需求合理選擇型號，并運用相應的低功耗設計技巧，以實現(xiàn)系統(tǒng)的最佳性能。你在實際使用這類監(jiān)控IC時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。