关键词：电压监控器产品；低成本；高精度；可调节；解决方案
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VINH时输出高给EN接通后级供电，而输入电压低于VINL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VINH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VINL时打开DC/DC、LDO或负载开关以接通负载供电。输入电压VIN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VINH时输出低给EN关断后级供电，而输入电压低于VINL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VINH向VINL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VINL，然后再计算VINH。
1. 启动电压VINL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VSEN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VINL，则可以算出R1和R3的比例关系为：
2. 关断电压VINH计算
电路上电，输入电压VIN从VINL向VINH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VSEN = 1.4V，因此有如下关系：
那么根据以上公式可以计算出V1和VSEN的关系如下（按照VINL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VINL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VINH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VINL，而R4主要决定VINH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。
