如何将带有监控IC的LED用于欠压和过压故障指示器
欠压和过压故障具有公共复位信号，这使得难以独立检测这些事件。本应用笔记介绍了使用监控ic和led来解决此问题的不同配置。
介绍
传统上，监控ic用于监控电压轨的欠压故障（uv）。当电源轨低于设定阈值时，系统使用微控制器的复位输出信号保持复位状态，以防止不稳定行为或灾难性故障。
最近的监控ic设计用于监控电源轨的欠压故障和过压故障（ov），从而将电源轨限制在允许的窗口阈值内，如图1所示。很难确定输入端的哪个事件导致了系统复位，因为只有一个专用复位输出同时响应欠压和过压故障。
本应用笔记讨论了以下配置：
采用max16132和led的ov/uv检测电路
使用锁存 led 状态的 ov/uv 检测电路
ov/uv 检测电路使用 sr 锁存器锁存 led
图1.max16132欠压/过压门限窗口
使用led的uv/ov检测电路
对于专注于高级驾驶辅助系统（adas）的汽车应用，监控ov故障非常重要，因为过压会损坏微控制器并使其不可靠。车辆中的ov故障事件可能由于各种不同的瞬态情况而发生。在这些事件中，主要重点是保存微控制器并在发生故障时激活冗余电路。
图2显示了一个简单的应用电路，该电路使用蓝色和红色led显示欠压和过压。一旦检测到过压事件，电路就会禁用故障稳压器。
图2.使用 led 的 uv/ov 检测电路。
在图2中，max16132为单通道监控ic，在in（v在），输入容差设置为 ±7%。+7%容差将输入过压门限值设置为3.531v，−7%容差将输入欠压门限设置为3.069v。max9648为极低迟滞比较器，具有同相输入，连接到5v电源轨和reset之间的电阻分压器网络。在ov和uv事件期间，电阻分压器设置一个等于标称监控电压（v星期一） 与 v 相同在在 3.3v 时。相同的阻性梯子用作reset引脚的上拉电阻。使用以下公式计算 r1 和 r2 的值：
当没有故障情况时，v重置与 v 相同dd，但在任何故障期间，v重置根据 reset 灌电流，最高可达 0.3v。max16132的最大reset灌电流为20ma。
在这种情况下，vdd= 5v 和 v裁判= 3.3v。选择 r2 = 10kω 和 v重置r1 = 4.24kω 时为 0.3v。这将进入reset引脚的电流限制在330ωa。
图2中，逻辑a是max9648的漏极开路输出，逻辑b是max16132的漏极开路输出（复位）。
添加vref用于稳定性的集成电路
图2所示的解决方案是一种经济高效的解决方案，适用于具有稳定5v电源轨（vdd）的系统。如果5v电源轨有噪声，可使用max6037获得稳定的vref电压，如图3所示。max6037为低功耗、固定、可调基准输出。max16132的输入为5v电源轨，max6037的输出基准电压可在1.184v至5v范围内变化。图3所示为max6037用作比较器max9648的vref。
图3.使用 led 和 v 的 uv/ov 检测电路裁判hco
紫外线和 ov 故障案例
图3中，a为比较器max9648的输出，b为max16132的reset输出。y1 和 y2 是输入 a 和 b 的逻辑输出，y1 表示为/a 和 b 的数字 or，y2 是 a 和 b 的数字 or。
y1 = /有效 a + b
y2 = a + b
表 1.输入-输出逻辑的真值表
电路事件 一个 b y1 y2
ov 0 0 1 0
紫外线 1 0 0 1
x 0 1 1 1
x 1 1 1 1
案例1：紫外线故障
当3.3v监控电压轨（vmon） 降至 3.069v 的欠压阈值点以下，reset 将逻辑 b 置位至低电平。当比较器的输出将输入a驱动至高电平时，它驱动q1导通。蓝色 led 通过将电流吸收到 reset 中而亮起，从而指示 in 处发生欠压事件。
当3.3v电源轨（vmon） 升至欠压门限以上，reset 取消置位，将逻辑 b 拉高。只要3.3v电源轨（vmon） 在窗口阈值内，reset具有高阻抗，无论晶体管的状态如何，都无法吸收电流。
案例 2：ov 故障
当3.3v电源轨（vmon） 高于 3.531v 的过压阈值，reset 由于 in 处的过压事件而置位，这将逻辑 b 驱动为低电平。但是，比较器的输出将输入a驱动为低电平。如表1所示，当输入a和b处于逻辑低电平时，q2导通。由于reset为低电平，红色led通过吸收电流进入reset而亮起，这表示in处发生过压事件。在ov故障期间，使用逻辑y2（fet q2的源极）并关闭ldo（或dc-dc控制器）以保存剩余系统或提醒微控制器发生ov事件。
保持均匀的 led 亮度
图2中使用的英飞凌® irf7307由采用相同封装的nfet（q1）和pfet（q2）组成。为了获得均匀的led亮度，需要调整r1和r2以补偿更高的rdson的pfet。max16132的复位输出低压（vol）最大值为0.3v，取决于i沉当前。max16132的isinkmax电流为20ma。通过应用以下公式计算 r3 和 r4 的适当值：
五世发光二极管取决于所选的 led，最高可达 1v。vreset 可高达0.3v，具体取决于isink电流。我发光二极管是允许通过 led 的最大电流。 iledmax = 10ma 和 rdson= 5ω，r3 = 365ω。图4显示了vmon的变化以及不同led电压相对于时间的相应行为。在欠压故障期间，蓝色 led 亮起，在过压故障期间，红色 led 亮起。
图4.电路中的ov/uv故障。
用max16054锁存led状态
使用max16132和led的检测电路具有成本效益，但如果故障长时间不持续，led会迅速关闭，恕不另行通知。为了缓解这个问题，请使用max16054 ic，它是一款按钮开/关控制器，带有去抖动器和内置锁存器。max16054可以在vmon超过标称电压窗口时锁存故障事件。对于ov或uv事件，max16054去抖动周期后，其中一个相应的led亮起，并保持相同状态，直到max16054 clr被拉低。max16054即使在电路中清除故障后也能帮助调试问题。
图5所示电路支持在发生故障时对逻辑输出y1和y2进行锁存。y1或y2从高逻辑切换到低电平，触发max16054 ic开启led。用户可以按clr按钮关闭led并清除故障。故障条件必须至少持续max16054锁存led开启的去抖动时间，典型值为50ms。
图5.带 led 状态锁存的 uv/ov 检测电路。
图6显示，当vmon超过过压阈值（由橙色区域表示）时，信号y2置位。当y2超过max16054去抖周期时，max16054 （ov锁存器）锁存输出为高电平。按 clr 按钮清除故障。
图6.带锁存输出的ov故障检测时序图。
使用 sr 锁存器锁定 led 状态
为了在较短的故障条件下锁存输出，用sr锁存器代替max16054 ic。如图7所示，电容c1和c2在上电条件下提供有效的逻辑。发生故障时，sr 锁存器将输出设置为高电平并打开 led。要清除故障，必须按下按钮。
图7.uv/ov检测电路，使用sr锁存器锁存led状态。
结论
使用使用led和监控ic（如max16132）的ov/uv检测电路或使用ic或sr锁存器锁存led状态，可以保护汽车环境中的任何敏感系统免受不必要的瞬变、意外过压和欠压电路以及短路的影响。这些解决方案利用单独的欠压和过压故障指示器。对于任何系统级调试，通过使用max16054或sr锁存器对led进行锁存，可以存储系统中以前的故障。
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本应用笔记讨论了以下配置：
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图1.max16132欠压/过压门限窗口
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图2显示了一个简单的应用电路，该电路使用蓝色和红色led显示欠压和过压。一旦检测到过压事件，电路就会禁用故障稳压器。
图2.使用 led 的 uv/ov 检测电路。
在图2中，max16132为单通道监控ic，在in（v在），输入容差设置为 ±7%。+7%容差将输入过压门限值设置为3.531v，−7%容差将输入欠压门限设置为3.069v。max9648为极低迟滞比较器，具有同相输入，连接到5v电源轨和reset之间的电阻分压器网络。在ov和uv事件期间，电阻分压器设置一个等于标称监控电压（v星期一） 与 v 相同在在 3.3v 时。相同的阻性梯子用作reset引脚的上拉电阻。使用以下公式计算 r1 和 r2 的值：
当没有故障情况时，v重置与 v 相同dd，但在任何故障期间，v重置根据 reset 灌电流，最高可达 0.3v。max16132的最大reset灌电流为20ma。
在这种情况下，vdd= 5v 和 v裁判= 3.3v。选择 r2 = 10kω 和 v重置r1 = 4.24kω 时为 0.3v。这将进入reset引脚的电流限制在330ωa。
图2中，逻辑a是max9648的漏极开路输出，逻辑b是max16132的漏极开路输出（复位）。
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图3中，a为比较器max9648的输出，b为max16132的reset输出。y1 和 y2 是输入 a 和 b 的逻辑输出，y1 表示为/a 和 b 的数字 or，y2 是 a 和 b 的数字 or。
y1 = /有效 a + b
y2 = a + b
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电路事件 一个 b y1 y2
ov 0 0 1 0
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x 1 1 1 1
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图6.带锁存输出的ov故障检测时序图。
使用 sr 锁存器锁定 led 状态
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图7.uv/ov检测电路，使用sr锁存器锁存led状态。
结论
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