電壓監控器需要最小電源電壓，然后才能產生低于最小電源電壓復位的有效復位，然后遵循電源電壓軌，產生復位毛刺。復位毛刺會在上電期間觸發發給處理器或關鍵負載的錯誤信號。本應用筆記討論了無毛刺監控器的各個方面。

介紹

監控器IC是幾乎所有系統的寶貴補充，因為它可以提高可靠性，改善系統性能，避免過壓瞬變，并防止電源故障。半導體制造商正在不斷努力提高電壓監控器IC的性能。上電復位毛刺是業界試圖改進的性能領域之一。

監控器IC需要最小電壓（V波爾） 以生成干凈或可靠的復位信號。上電時，在電源軌達到 V 之前波爾，復位信號的狀態未確定。通常，我們稱之為重置故障。

在本應用筆記中，我們將討論復位毛刺的基本原理，并了解Maxim的方法如何超越傳統的無毛刺監控器方法。

重置驅動程序的拓撲

RESET引腳主要有兩種不同的電路拓撲：漏極開路或推挽式。兩種拓撲都使用NMOS下拉MOSFET。

開漏配置推挽式配置

圖1.監控器IC中使用的不同復位拓撲。

漏極開路輸出為系統設計人員提供了更大的靈活性，因為輸出可以上拉到系統中的任何電壓軌，當它們用作可能需要不同電壓電平（VIH/ 5伊利諾伊州）。推挽輸出配置在具有類似電壓軌的系統中更有用。

上電復位毛刺

上電時，驅動輸出MOSFET的內部電路處于非活動狀態，直到上升電源電壓達到V波爾。在此間隔內，輸出MOSFET保持關斷狀態，復位將與上拉電壓成比例上升（V上拉）。一旦電源電壓高于 V波爾，內部 MOSFET 將驅動復位至有效的復位狀態。當VCC從0V上升到V時，復位電壓的意外上升波爾通常稱為復位毛刺，可能導致系統運行不可靠。

圖2.常規電壓監控器的電氣特性表中提到的 POR 電壓。

圖3.顯示復位毛刺的上電序列。

為什么選擇無故障的主管？

通常，電壓監控器控制微控制器的復位引腳或DC-DC控制器的使能引腳。如果復位毛刺的幅度接近最小高邏輯閾值（VIH）的微控制器復位引腳或DC-DC控制器的使能，它可以觸發錯誤信號。以下是一些關鍵應用，其中復位毛刺是系統設計的關鍵參數。

與低壓處理器接口

電壓監控器可用于監控電壓低至1V的FPGA、ASIC或DSP的低壓軌。在低壓處理器中，I/O邏輯電平非常敏感，并且VIH可低至0.5V，如圖3所示。

在上電期間，FPGA、ASIC 或 DSP 器件需要處于復位狀態，直到所有電源軌穩定。由于 RESET 可能會在 V 時出現故障DD低于 V波爾，此故障可能會觸發這些關鍵組件的未知狀態。一旦 VDD 高于 V波爾，內部 MOSFET 導通，將 RESET 連接到 GND，并使 RESET 輸出正確的低邏輯電平。

圖4.電壓監控器與低壓處理器 （ASIC/FPGA/DSP） 接口。

控制 DC-DC 控制器的使能

在許多應用中，各種DC-DC轉換器在啟動之前需要最小電源電壓，或者它們在輸入電容器上需要足夠的能量來支持轉換器的浪涌要求。在沒有足夠的能量的情況下，浪涌電流可能會將輸入電壓拉低過低，并導致系統或轉換器復位。使用電壓監控器控制轉換器的使能引腳可使使能引腳保持低電平，直到電源電壓穩定或高于電壓監控器的監視門限。

上電期間，如果復位毛刺的幅度大于最小值，則使能高閾值電壓（VIH），控制器可能會被觸發并導致系統故障。

圖5.使用電壓監控器控制 DC-DC 控制器的使能。

無毛刺操作的分立解決方案

目前，系統工程師在傳統監控器上增加了一個外部電路，以模擬監控器的無毛刺特性，如圖6所示。通過添加在源極跟隨器配置中配置的標準JFET，源極的電壓將跟隨V處的電壓G（柵極電壓）減去JFET的閾值電壓。JFET 的門限在 V 之間產生大約 1V 的壓降G和 V外并消除輸出端的電壓電位上升，直到內部電路開始工作。

圖6.帶有外部 P-JFET 的傳統監控器，可實現無毛刺操作。

無故障操作的集成解決方案

Maxim Integrated 推出 MAX16161/MAX16162 毫微功耗、真正無毛刺電壓監控器。MAX16161/MAX16162即使VCC為0V，也能通過RESET引腳吸收電流。這可確保RESET在零電源電壓下的有效狀態，并提供無毛刺的上電/關斷操作（圖7）。

MAX16161/MAX16162無需任何外部元件即可實現無毛刺工作，提供小巧、高性價比的解決方案。MAX16161/MAX16162的主要特性和優點是：

無上電故障

825nA（典型值）靜態電流，可延長電池壽命

正負電平觸發MR輸入選項（MAX16161）

MR去抖動電路（MAX16161）

獨立的VCC和VIN輸入（MAX16162）

多個可用的復位超時周期

門限電壓選項：1.7V至4.85V （MAX16161）;0.6V至4.85V （MAX16162）

纖巧型 4 焊球 WLP 和 4 引腳 SOT23 封裝

-40°C 至 +125°C 寬工作溫度范圍

圖7.MAX16162的應用圖和時序圖

實驗室結果

將MAX16161與具有上電毛刺的傳統監控器進行比較，以說明無毛刺監控器如何幫助LDO順利上電。圖8顯示了LDO與傳統監控器的基本連接，后者監視IN軌（1.8V）。

監控器的門限設置為1.7V，高于LDO的最小電源要求。

圖8.通過電壓監控器控制MAX38908的使能（帶上電毛刺）。

圖9所示為LDO（MAX38908）的上電響應，其中V偏見（粉紅色）設置為 3V，IN（綠色）從 0V 上升到 1.8V。電壓監控器，帶V波爾復位連接到MAX38908的EN（藍色）并拉入。LDO輸出（黃色）錯誤地顯示為使能高于V值哦（1V）電平。一旦 IN 高于 V波爾（1.1V），由于IN小于閾值電壓（1.7V），RESET被拉低。這會釋放 LDO 的輸出。

圖9.MAX38908的上電序列，使能毛刺導致錯誤輸出。

IN超過閾值電壓后，監控器被拉高并啟用LDO。

對MAX16161無毛刺電壓監控器重復類似的測試。在這個實驗中，我們觀察到即使IN低于V，RESET也會被拉低。波爾并且LDO上沒有錯誤的OUT，如圖10所示。

圖 10.利用MAX16161控制MAX38908的使能（無干擾監控器）。

圖 11.MAX38908的上電順序，由MAX16161產生干凈的使能。

總結

真正的無毛刺監控器IC不再只是一個概念。借助毫微功耗MAX16161/MAX16162，設計人員現在擁有一個監控器IC，可在零電源電壓附近產生可靠的復位信號，從而在低壓（《1V）電子器件中實現電源監控，采用微型封裝，靜態電流僅為825nA，有助于延長系統電池壽命。

審核編輯：郭婷