电压检测器问答集
出处:特瑞士半导体株式会社 发布于:2010-01-20 16:31:35
电压检测器通称VD(Voltage Detector)。VD初期由于使用在钟表等上面,也被称作电池检测器。钟表的电池电量一旦被消耗到一定程度,秒针1秒钟动一下可能会变成2秒钟动一下。为了知道电池电量的消耗程度,防止钟表停止走动,所以使用VD。现在CPU(IC)的Reset电路中就用到了VD,当然,也用于电池的监测。
例如,使用干电池的电器有很多,通常电池在1.5V时电器正常工作,而到了1V时就不能正常工作。所以使用VD,一旦电池电压到了1V,就切断电器的电源供给。如果不使用VD,即使电器工作不正常,电池持续供电,就有可能发生电池的电解液泄漏,如果有存储装备的话,也许会遭到破坏。对镍镉电池来说,如果在规定的电压以下,就不能给它充电,为了防止这类事情的发生,VD就非常有效。
■ 动作说明
VD检测相对于Vss(GND)端的Vin端的电压。
Vin 端印加电压,到了一定电压(解除电压)以上,Vout 与 Vin 端连通,Vout 端输出 Vin 端的电压(Vout = Vin)。如果在这种状态下,Vin端的电压下降,一旦到了检出电压以下,Vout端与Vss(GND)端连通,Vout端电压与Vss端电压相等。
■ 什么叫电压检测器
■ Q & A
1:滞后电压差的可能范围?滞后电压差的可扩大范围?
本公司的电压检测器全部产品的滞后电压差为2~8%
滞后电压差(V)= 检出电压(VDF)x 2~8%滞后电压差(V)= 检出电压(VDF)与解除电压之差关于扩大方法。
Q1: 为什么会有滞后电压差?
A1: 电压检测器就像它的名字一样,检测电压的有无。前面对VD的动作已作了说明,对规定的输入电压的有无进行判断。在电池电量下降的情况下,如果解除电压和检出电压一样,就会出现解除和检出交替反复出现,就会发生振荡。为了防止这种现象,在检出和解除电压间附加一个电压差,称为滞后电压差(hysteresis)。
Q2: 为什么输出有N沟道开漏,CMOS两种形式?
A2:N沟道开漏输出的情况下,可以输出不同的电压,用于需要把VD的输入和输出路径分开的情况。
Q3:XC61AC2302MR滞后电压差的分布数据和温度数据
A3: 请参考下面的数据
环境温度-30 C ~ 120 C的范围里138mV~150mV
的范围里浮动。(资料数22个) 总资料数
Q4:XC61AC2302MR 滞后电压差在3~7%的范围内量产是否可能?
A4: 对应2.5~7%的范围内可能。(半定制)
Q5:XC61A系列检出电压2V,滞后电压差0.3V~0.4V是否可能?
A5:N沟道开漏输出的情况下,如果是低电压产品,能够实现。
CMOS输出的情况下,要进行晶圆选择。
Q6:XC61CN系列滞后电压差增大电路,请在实际应用中确认。
A6: 如下电路
Sample:XC61CN1002 (VDF 1V)
IC动作电压(测定值)
VDF: 0.99V
VDR: 1.03V
2:检出电压的可能范围,?检出时间?
本公司的电压检测器全部产品为 ±2% (XC61A系列可达到 ±1%)
Q1:XC61A(Nch CMOS) 检出电压(VDF)= 4.38V ±1.1%能否生产?
A1: 能生产。4.4V ±1%为标准品。
Q2:XC61A系列 0.7和0.6V ±2%检出电压设定是否可能?
A2:0.6V比较困难,0.75V±4%为极限值。
Q3:XC61A系列检出电压6.6V, 8.8V设定是否可能?
A3:6.6V : 检出电压可以调整实现,但是滞后电压差通过计算为9%(Max.),超过了规格范围。
8.8V : 检出电压在可调整的范围之外,不能实现。用于应用电路太差。
外加齐纳等方法和使用XC61C,请参照应用文档记载的高电压使用方法(Rin=1K?以上不能使用XC61A )
Q4:XC61CN6902MR能否生产?
A4: 计算上6.9V±2%可能,量产方面存在问题,交货期也存在问题。
Q5:XC61CN系列 ±1%的产品能否生产?
A5: 对应可能,但是可生产性差,成本和交货期存在问题。
Q6:XC61AN4502N检出电压4.5V ±2%对应,输入分压电阻使用,实际检出电压4.75V。
A6: 请注意分压电阻的。由于用于IC消费电流换算的内部电阻的存在,VDH会变高,VHYSH会变大,请多加考虑。
Q7:XC61AC2502输入时的检出时间的数量级?
A7: 使Vout=0V约5uS以上,但是1uS以下也有脉冲反应。
0.5mS没有反应。实际使用时请考虑留有余量。
3:解除电压的可能范围?
Q1:XC61AC系列检出电压 4.1~4.5V,解除电压 ±30mV能否实现?
A1: 现在没有对应的产品。
Q2:XC61AC2502从到VDR开始到0.2mS后解除,怎么样?
从到VDF开始到输出为低的延迟时间的数量级为多少?
A2: 请参照IC的电气特性。从达到VDF开始到输出为低的时间规格上不能保证。
VDR=解除电压
VDF=检出电压
4:延迟时间的可能范围?
Q1:XC61A系列延迟时间的值在多大数量级?
A1: 在数uS程度。解除时如果需要数100uS程度的延迟时间,请参照下面的电路,用电阻Rp和电容CL来确定延迟时间。
Rp的取值,请考虑必须的负荷电流后选择使用。如果用CR电路设定延迟时间,输出波形变化将变缓,为了解决这个问题,可使用Buffer进行波形整形。
XC61AN+Tr的场合Vout,Set=0.6V时Tr为ON的情况
Vin=3V,设定延迟时间 t=100mS, 带入式一,得出CR=450mS, 从上面电路例得出
510K x 1uF=510mS
Q2: 延迟电路内藏型的标准品50~200mS的统计分布?
A2:50~85, 110~125mS分布有少量,125~200mS没有分布。
Q3:XC61F延迟电路,采用电池驱动,在检出电压附近的解除态时,在极其短的时间内替换电池,还满足规格记载的延迟时间吗?
A3: 由于IC内藏的容量的放电时间,输入Hi Level=6V,Low Leve=1V,如下面的波形时,满足延迟时间必需的放电时间T约300uS以下。
5:电路分析(振荡,输出波形)
Q1: 为了保护电路,想在XC61AC的Vin端插入电阻。
A1: 由于容易发生震荡,请不要在Vin端插入电阻。(Nch开漏型不容易发振)CMOS输出时,检出,解除时存在穿通电流(数mA~10mA)输入电压从0V上升,输出从低到高切换时(解除电压)的穿通电流的存在,输入电压下降大小为(贯通电流)x(输入阻抗) 。输入电压小于检出电压,因而输出从高到低切换。输出一变低,贯通电流产生的电压降减小。因此这种情况反复出现,产生振荡。某种情况下不会振荡,但当情况一变,也存在发振的危险性。
* 如果非要加入阻抗,请选用1K?以下。
* 输入线为高电阻时(50~100K?),电阻的后面加入电容(0.1uF以上),但是,可能会发生电压检测空隙,请注意。
Q2:XC61F能否 手动Reset?
Q3:XC61AS13xxMR从上电开始到输出稳定的时间内,有脉冲波形输出。
A3: 加入电源时(输入电压从0V开始上升的情况),内部基准电压电路的上升沿时间需要约100uS以下,正是因为上升沿的缘故输出有延迟,所以在这个期间到Vout=Vin,产生了脉冲波形。
抑制脉冲产生的方法
如果延迟输入波形的上升沿时间,就可以减小脉冲波形的输出。附带延迟电路的XC61B系列,XC61F系列不存在这种现象。
Q4:
A4: 由于XC61B系列内含延迟电路,IC芯片内部含有大容量的电容,产生延迟的电路的后端的动作非常缓慢,因此终输出端达到解除动作前(Vout端为高阻状态),很容易受到外来噪音的影响,根据外接电路的不同,产生了上面提到的波形。若上拉电阻小,由于Nch里流过电流,相对GND来说会处于漂浮状态,为防止其两端电压差过低,数字Tr.的电阻部分推荐使用100k?左右。解决方法:数字Tr.的基极电阻使用高阻值。纯电阻时无突起波形产生,电容使用0.1uF以上。但若容量太大,波形会变差。
6:动作电压的可能范围?
Q1: 检测电压2.1V~6.0V,动作电压0.8V,能否保证?
A1: 现在从0.7V开始就能保证工作。(XC612系列除外)IC本身从0.5V开始工作。
7:其他
Q1: 电压检测器(XC61A系列)由CPU控制,怎样确定Vout的高低状态?
A1: 假定的使用方法
1. 本IC的Vss和Vout端与CPU的端口连接
2. Vin端电压的变化产生的Vout端电压的变化由CPU监视
3. Vss端连接的CPU端口,有Hi, Low, 高阻三种状态。
确定Vout端电压高低要注意以下几点:
1. Vss端使用的是Hi状态时,Vss端的电压一定要小于Vin端的电压。
2. 与Vss端连接的CPU的端口处于高阻状态时,CPU的端口与GND间的阻值如果不太大,Vout端电压小于Vin端的电压,动作电压恐会降低。
3. 本IC动作时,Vout端的电流流入与Vss连接的CPU端口,CPU端口的电位上升,可能会引起IC发振。因此,请查一下CPU端的FET的驱动能力。
4. IC不工作(Vin小)时输入电压Vin在0.7V以下的小范围里,由于IC不工作,Vout输出与Vin相同。但是,即使Vin在1V以下,实际上判定Vout输出为Low的阀值,也需要在1V以上。
Q2:Vss-GND端口间如果有阻抗时的动作,Vss端Open时的动作?
A2:IC内部的等价阻抗值(M?级)以上的阻值插入时,检出电压,解除电压向正方向漂移。
如果加入大于解除电压的电压,可能会产生振荡。
与Vout连接的电路和周边电路,环境等的影响,Vout电位也会发生变化。
Q3: 对于XC61AC,AN来说,CMOS输出型的Nch ON时对GND需要多少V?
Nch输出型当Nch OFF时IDSS(GND流过的电流值)为多少?
A3:CMOS输出型时为50mV以下。
Nch输出型的IDSS为20uA以下。
Q4:XC61AS13xx,XC61BS14xx发生故障时,IC内部为Open还是短路模式?如果是前述的模式,动作会怎样?
A4:IC内部如果发生故障,即使是Open,短路模式也不会产生大电流,因此燃烧,冒烟,发热现象基本上没有。
由于外部连接错误,Vss端与Vin端逆接,有可能会发生燃烧,冒烟,发热现象,因为本IC内部二极管通过了大电流。并且,在故障时和在恶劣的条件下,也许会出现消费电流增大,电压检测动作异常的现象。
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