Супервизори компанії ROHM

Супервізор напруги ROHM для мікропроцесорних систем

У статті наведена стисла інформація про випускаємі компанією STMicroelectronics потужні польові транзистори, що відрізняються надмалим опором відкритого каналу.

В. Макаренко

При проєктуванні мікропроцесорних систем необхідно враховувати, що неправильна послідовність подачі напруги живлення на певні виводи, швидке збільшення або зниження напруги живлення, відключення живлення в процесі роботи можуть призвести до збоїв системи і тому вплив цих факторів потрібно звести до мінімуму.

Для цього необхідно здійснювати постійний контроль напруг джерел живлення, фіксувати моменти їх виходу за допуски, щоб своєчасно вживати дій, спрямованих на мінімізацію наслідків збою. Застосування сучасних схем супервізорів (генераторів скидання, схем скидання, детекторів напруги) є ефективним засобом контролю і автоматичного підтримання працездатності мікропроцесорних систем при мінімальних витратах.

Супервізор напруги живлення використовується для моніторингу джерел живлення і може бути сконфігурований так, щоб при зниженні напруги нижче встановленого користувачем порогу генерувався сигнал скидання або виконувалася установка мікропроцесора в задане стан.

Компанія ROHM випускає такі серії супервізорів:

– BD47xxG – на біполярних транзисторах

– BD48xxG/FVE, BD49xxG/FVE – стандартні КМОП

– BD52xxG/FVE, BD53xxG/FVE – КМОП з регулюванням часу затримки спрацьовування

– BU42xxG/F/FVE, BU43xxG/F/FVE – низьковольтні КМОП з регулюванням часу затримки спрацьовування

– BU48xxG/F/FVE, BU49xxG/F/FVE – низьковольтні стандартні КМОП

– BD45xxxG, BD46xxxG – КМОП зі вбудованим таймером.

Супервізор серії BD47xxG

Супервізор серії BD47xxG призначені для перезапуску мікропроцесорних систем при короткочасних пропадах або після ввімкнення/вимкнення живлення . ІС виконані в 5-вивідних корпусах типу SMP5. Функціональна схема супервізора наведена на рис. 1. Компаратор DA1 порівнює напругу джерела опорної напруги Uon з напругою джерела живлення, що підводиться до виводу 5. При падінні напруги живлення нижче порогу, що визначається Uon і дільником напруги R1, R2, на виході компаратора формується рівень логічної одиниці і транзистор VT1 відкривається, формуючи низький потенціал на вході RE­SET мікропроцесора. Після рестарту працездатність мікропроцесорної системи відновлюється.

Діапазон напруги спрацьовування (VS) супервізорів серії BD47xxG – 1.9.4.6 В з кроком 0.1 В. Відхилення від установленого значення напруги не перевищує ±2%.

Рис. 2. Временные диаграммы работы супервизора серии BD47xxG

Для зменшення чутливості супервізорів до малих змін живлячої напруги, коли її величина близька до установленого порогу, в компараторі введено гістерезис, ширина петлі якого (AVS) становить 50 мВ.

Супервізор характеризується низьким енергоспоживанням. Споживана потужність не перевищує 150 мВт. Діапазон напруг живлення і допустимих напруг на виході скидання -0.3…10 В, діапазон робочих температур -20.75 °C. У табл. 1 наведені значення напруг спрацьовування супервізорів серії BD47xxG і значення вихідного струму і струму споживання. Замість символів хх в позначенні типу супервізора вказується величина напруги спрацьовування. Наприклад, у супервізорі BD4746G напруга спрацьовування дорівнює 4.6 В. Оскільки крок напруги спрацьовування рівний 0.1 В, у табл. 1 наведені параметри тільки деяких супервізорів серії BD47xxG .

Таблиця 1. Основні характеристики супервізорів серії BD47ххG

Рис. 3. Схема испытаний супервизора серии BD47xxG

Час затримки спрацьовування супервізора при наростанні напруги живлення (TPLH) 20…50 мкс, при зменшенні напруги живлення (TPHL) – 60.120 мкс. Часові діаграми роботи супервізора наведені на рис. 2, а схема випробувань – на рис. 3. Випробування проводяться при опорі навантаження R3, рівному 4.7 кОм, і ємності навантаження С2 – 100 пФ. Джерелом живлення служить генератор імпульсів Vcc. На рис. 4 наведені залежності струму споживання супервізора серії BD47xxG від напруги живлення, а також його амплітудна характеристика.

Супервізор серій BD48xxG/FVE, BD49xxG/FVE

Супервізор серії BD48xxG/FVE, BD49xxG/FVE – супервізор з малим струмом споживання, в яких на виході використовується польовий транзистор з каналом N-типу (BD48xxG/FVE) і комплементарна пара польових транзисторів (BD49xxG/FVE), що дозволяє використовувати їх спільно з будь-якими ІС, виконаними за КМОП-технологією . У складі супервізора кожної серії 38 ІС з діапазоном напруг спрацьовування від 2.3 до 6 В і кроком 0.1 В всередині цього діапазону. Погрішність встановлення напруги спрацьовування не перевищує ±1.5%. Супервізор цих серій характеризується дуже низьким енергоспоживанням. Типове значення струму споживання 0.8 мкА. Конструктивно супервізор серій BD48xxFVE/ BD49xxFVE виконані в мініатюрних корпусах VSOF5 (EMP5), а BD48xxG/BD49xxG – в корпусах SSOP5 (SMP5C2). Маркування ІС цих серій наведене на рис. 5, а функціональні схеми – на рис. 6.

Гістерезис у компараторах вводиться за допомогою транзистора VT1. Коли напруга на виході компаратора дорівнює або близька до нуля, VT1 закритий і напруга на інвертуючому вході компаратора визначається співвідношенням UВХ1=VDD(R2+R3)/(R 1+ R2+R3). Як тільки напруга живлення стане нижче заданого порогу, на виході компаратора формується високий потенціал, транзистор VT1 відкривається і напруга на інвертуючому вході компаратора зменшується до величини UВХ2=VDDR2/(R 1+ R2). Для повернення компаратора в нульовий стан необхідно, щоб напруга живлення збільшилася на величину Д VDD=U ВХ1-U ВХ2. Ця різниця напруг і визначає необхідну ширину петлі гістерезису.

Максимальна розсіювана потужність супервізорів серій BD48xxG/BD49xxG, виконаних у корпусах SSOP5, – 150 мВт, а супервізорів серій BD48xxFVE і BD49xxFVE в корпусах VSOF5 – 100 мВт. Діапазон робочих температур -40…85 °С. Основні характеристики супервізорів BD48xxG/FVE і BD49xxG/FVE наведені в табл. 2.

У табл. 2 показані тільки 4 позиції з 38. Інші позиції легко отримати, якщо вписати замість останніх двох цифр позначення ІС величину напруги спрацьовування. Струм споживання для позицій, не зазначених у таблиці, лежить у діапазоні 0.51.0.9 мкА .

Габаритні розміри корпусів VSOF5 та SSOP5 наведено на рис. 7 (всі розміри мм).

Основною відмінністю супервізорів серій BD52xxG/FVE та BD53xxG/FVE від супервізорів інших серій є можливість підстроювання часу затримки спрацьовування. За основними електричними характеристиками вони близькі до супервізорів серій BD48xxG/FVE і BD49xxG/FVE . Напруга спрацьовування 2.3.6 з дискретністю зміни порога 0.1 В. Похибка установки напруги спрацьовування не перевищує 1.5%. Струм споживання трохи більше 0.95 мкА. У супервізорах серії BD52xxG/FVE на виході встановлений польовий транзистор з відкритим стоком, а BD53xxG/FVE – комплементарна пара транзисторів. Супервізори із суфіксом G у найменуванні виконані у мініатюрних корпусах VSOF5, а з суфіксом FVE – у корпусах SSOP5. Максимальна потужність ІС, що розсіюється, в корпусах SSOP5 – 540 мВт, в корпусах VSOF5 – 210 мВт. Основні характеристики ІВ наведено у табл. 3. Як випливає з табл. 3, струм споживання ІВ BD52xxG/FVE та BD53xxG/FVE трохи більше, ніж супервізорів серій BD48xxG/FVE та BD49xxG/FVE, а вихідний струм менший приблизно в 1.8 рази.

Рис. 6. Функциональные схемы супервизоров серий BD48xxG/FVE и BD49xxG/FVE

Таблиця 2. Основні характеристики супервізорів серій BD48xxG/FVE та BD49xxG/FVE

Рис. 7. Габаритные размеры корпусов VSOF5 (слева) и SSOP5

На рис. 8 наведено функціональну схему супервізора серії BD52xxG/FVE. Функціональна схема ІС серії BD53xxG/FVE відрізняється лише наявністю пари комплементарних транзисторів на виході замість транзистора VT2. Затримка спрацьовування формується ланцюгом, що складається з резистора R3 і зовнішнього конденсатора, що підключається між CT висновками і GND мікросхеми. Опір резистора R3 знаходиться в діапазоні 5.5…12 МОм, типове значення – 9 МОм. Час затримки можна розрахувати за формулою tЗАД=0.69 З СТ R 3. На рис. 9 показані залежності затримки часу спрацьовування та повернення у вихідний стан від ємності часзадаючого конденсатора.

Супервізори серій BU42xxG/F/FVE, BU43xxG/F/FVE – низьковольтні КМОП з регулюванням часу затримки спрацьовування . Діапазон напруг спрацьовування 0.9…4.8 з кроком зміни порога 0.1 В. Похибка установки напруги спрацьовування не більше 1%. Струм споживання не перевищує 2.25 мкА. В ІВ серії BU42xxG/F/FVE на виході встановлено N-канальний польовий транзистор з відкритим стоком, а ІС BU43xxG/F/FVE – комплементарна пара польових транзисторів. Типове значення вихідного струму для ІВ з одним транзистором на виході становить 6.5 мА, для ІВ з комплементарною парою транзисторів на виході – 4 мА для транзистора з Р-каналом і 6.5 мА – для транзистора з N-каналом. Діапазон робочих температур -40…85 °С. Маркування супервізорів наведено на рис. 10.

Таблиця 3. Основні характеристики супервізорів серій BD52xxG/FVE і BD53xxG/FVE

Функціональні схеми супервізорів аналогічні схемам ІС серій BD52xxG/FVE (рис. 8) та BD53xxG/FVE. Гістерезис у компараторах організований за схемою, показаною на рис. 6. Час затримки розраховується за тією самою формулою, що і для ІС серій BD52xxG/FVE та BD53xxG/FVE.

Низьковольтні стандартні супервізор КМОП

Низьковольтні стандартні супервізори КМОП серій BU48xxG/F/FVE та BU49xxG/F/FVE за всіма основними параметрами відповідають ІС серій BU42xxG/F/FVE та BU43xxG/F/FVE, виконані за функціональними схемами, показаними на рис. 6. Діапазон напруги спрацьовування 0.9…48 В з кроком зміни порога 0.1 В. Регулювання часу затримки спрацьовування відсутнє. Випускаються в корпусах SSOP5, VSOF5 і SOP4 відповідно до маркування, показаного на рис. 10 .

Супервізори серій BD45xxxG та BD46xxxG із вбудованим таймером та надмалим струмом споживання розраховані на діапазон спрацьовування 2.3…4.8 В з кроком зміни порога 0.1 В .

Похибка установки напруги спрацьовування трохи більше 1%. Струм споживання не перевищує 0.85 мкА. В ІВ серії BD45xxxG на виході встановлений N-канальний польовий транзистор з відкритим стоком, а ІС BD46xxxG – комплементарна пара польових транзисторів. Вбудований таймер дозволяє встановити час затримки спрацьовування 50, 100 або 200 мс. Маркування супервізорів наведено на рис. 11. Типове значення вихідного струму 5 мА. Діапазон робочих температур –40.105 °C. Усі ІС випускаються у корпусі SSOP5.

Функціональна схема ІС серії BD46xxxG наведена на рис. 12. У схемі ІВ серії BD45xxxG замість комплементарної пари на виході встановлено польовий транзистор з N-каналом.

Час затримки спрацьовування визначається цифровим таймером, який містить генератор імпульсів і лічильник.

Для примусового скидання супервізора до початкового стану призначений вхід ER. Час затримки відновлення не регулюється і дорівнює 18 мкс .