MAX6870六路電壓排序器/監視器提供完全集成的解決方案，簡化復雜的設計。這款EEPROM可配置器件在設置閾值、輸出結構和時序延遲方面提供了極大的靈活性。

在大多數電子系統中，監控系統電壓非常重要，以確保處理器和其他IC在上電期間保持復位，并檢測何時發生掉電情況。此監視可最大程度地減少代碼執行問題，這些問題會損壞內存或導致系統執行不正確。在高端系統中，確保這些系統中許多電源的正確排序也至關重要。正確的排序可防止閂鎖條件，因為閂鎖條件可能造成系統問題或損壞重要組件，例如微控制器 （μC）、DSP、ASIC 或微處理器 （μP）。通常，需要一個或多個監控產品來實現此處所述的正確排序和監控功能。

傳統上，其中許多功能都是通過上電復位和其他μP監控電路實現的。近年來，隨著電源電壓數量的增加，執行此任務所需的器件數量也在增加，從而增加了復雜性、成本和電路板空間消耗。

復雜系統的監控和排序

監視電源電壓的最簡單方法是使用上電復位（POR）或電壓檢測器電路。這些器件可以監視單個電壓或多個電壓。在監控電源電壓上電并超過POR的電壓門限后，POR的輸出在指定時間段后才會取消置位。這允許系統時鐘穩定，并在允許μC工作之前初始化系統啟動例程。這些POR和電壓檢測器也可用于對電源進行排序。將監視一個穩壓器的POR的輸出連接到下一個穩壓器的關斷引腳（即以菊花鏈方式連接它們），一旦POR的時間延遲過后，一個穩壓器將接一個接一個地出現。

隨著系統電源電壓數量的增加，需要電壓監控器和監控多個電壓的監控器。然而，由于通常需要10到15個電壓來為復雜系統供電，因此通常需要多個這樣的器件。

使用多個主管時的挑戰

使用這種多主管方法有其自身的問題。一個問題是找到具有正確閾值的設備。雖然有許多標準電壓，如3.3、2.5、1.8、1.5和1.2V，但許多非標準電壓需要監控。這需要外部電阻分壓器來設置監控閾值。如果系統電源電壓發生變化（例如，降低ASIC的內核電壓以降低功耗，或增加內核電壓以增強ASIC的性能），則必須更改電阻值以適應這些新電壓。獲得這種靈活性需要這些額外的外部電阻，從而增加電路板空間和成本。選擇正確的重置超時周期時，也會出現同樣的問題。

當系統必須提供特定的上電順序時，會出現多個監控器的另一個問題。當大量電源電壓為系統供電時，上述菊花鏈技術可能無法處理各種電源出現時的時序。此外，隨著開發過程中排序要求的變化，改變電路以適應這些以后的變化會變得有問題。

當這些大型系統使用“銀盒”或“磚”電源時，可能會出現額外的排序問題。這些電源簡化了電源設計，但在需要特定的上電順序時會帶來問題。例如，提供多個輸出電壓的磚式電源可能只有一個使能引腳。因此，其所有電源電壓在該引腳的控制下同時打開和關閉。具有多個使能（或關斷）輸入的磚式電源可以解決此問題。但是，如果多個IC共享相同的電源（例如，3.3V I/O邏輯電源和1.8V內核電源），則兩個IC的要求可能會相互沖突。一個器件可能要求其內核電源在其 I/O 電源之前啟動，而第二個器件可能要求其電源以相反的順序排序。

此問題可以通過外部開關（如 MOSFET）來解決。對于低功耗應用，可以使用p溝道MOSFET，它通常比n溝道MOSFET昂貴，但使用起來更簡單。n 溝道 MOSFET 是高電流應用的最佳選擇，因為其較低的導通電阻可降低開關兩端的壓降。n溝道也可用于超低壓磁芯。然而，為了充分增強n溝道MOSFET，必須提供足夠高的電源電壓以提供合適的柵極-源極電壓。在沒有更高電壓的系統中，可以使用MAX6819/MAX6820電源排序器等IC來控制排序過程;這些器件的內部電荷泵保證5V柵源電壓。對于某些系統來說，此壓降過高。因此，電路板設計人員有時會將穩壓器數量增加一倍，以避免這種排序問題。

隨著電源電壓數量的增加，使用多個MAX6819/MAX6820電路即可工作。與使用多個POR時一樣，這些電源排序IC可以配置為以菊花鏈方式連接電源。然而，對于大量電壓，該解決方案需要許多分立IC，增加了整體系統成本并消耗過多的電路板空間。

保證金功能

監控和排序電源電壓的能力對于提供高水平的可靠性至關重要。在許多大型復雜系統中，例如電信、網絡、服務器和存儲設備中的系統，需要對關鍵組件進行額外的測試。一個例子是裕量測試，它檢查系統的性能，因為其電壓暫時上下變化。裕量調節通常在系統開發過程中執行，但也通常在制造過程中實施。裕量過程用于提高系統的長期可靠性。

電源電壓可以通過調整穩壓器的基準輸入（用于穩壓器模塊）、改變穩壓器的反饋環路、調整“磚”電源的微調輸入或通過接口對穩壓器進行編程來調節。有不同程度的保證金控制。一種方法是“全有或全無”方法，其中供應量增加/減少一些固定量（例如，±5%或±10%）。另一種更精確的方法以較小的步長（例如，10mV或100mV）增加或降低電源電壓，以便更詳細地評估系統性能。為了在正常工作期間和裕量調節過程中獲得有關系統電壓的更多詳細信息，可以使用模數轉換器（ADC）來精確測量這些值。請注意，在裕量調節過程中需要禁用控制μC的POR，以防止系統復位。

在使用大型系統時，執行這些裕度函數可能非常乏味。您可以使用多個監控器設備來管理裕度調節過程，以及監控和排序任務。但是，這種方法可能會有問題。除了IC的成本和消耗的額外電路板空間外，很難適應電源電壓電平或這些電源的時序順序的變化。這是因為必要的設計更改并非微不足道。

集成式系統管理設備

最大限度減少這些監測和排序問題的一種方法是使用完全集成的EEPROM可配置系統管理器件，如MAX6870。這種類型的IC集成了監控和排序系統電源所需的功能，并簡化了裕量調節過程。MAX6870可靈活地改變多路輸入端的電壓門限;按任何順序對輸出進行排序;并將輸出結構配置為推挽式、漏極開路或電荷泵增強型。此外，數字輸入和輸出可配置為高電平有效或低電平有效邏輯。此外，在裕量調節過程中，輸出可以禁用或設置為預定狀態。

圖1為MAX6870特性框圖。該器件的六個輸入可以監控系統的各種電源電壓等任務。您可以為每個輸入編程的兩個閾值電平，以檢測兩個欠壓條件或一個欠壓和一個過壓條件（即窗口檢測器）。這些閾值電平通過 I 編程2C*接口并存儲在EEPROM配置中。您可以指定0.5V至5.5V的門限，增量為10mV和20mV，具體取決于您選擇的門限電壓范圍。一個輸入 IN1 可以監視高達 13.2V 的電壓，因此可以直接監視 12V 系統總線電壓（或更低）。第二個輸入 IN2 允許監視第二個高壓或負電壓。其余輸入 IN3–IN6 監視 0.5V 至 5.5V 電平的電源電壓。

圖1.該 IC 可以監視多個電源并對其進行排序，同時提供 ADC 讀取功能。內部EEPROM允許輕松調整關鍵參數，如閾值、時序、邏輯依賴性和輸出結構。

內部多路復用器將六個檢波器輸入以及兩個輔助輸入路由到一個10位、精度為1%的ADC。ADC將這<>個輸入中每個輸入端的電壓的數字化版本寫入內部寄存器。可通過 I2C接口，這些存儲的值通常用于裕量調節過程、調整電源輸出或檢查系統電壓的長期穩定性。此外，通過使用兩個輔助輸入，您可以讀取兩個額外的電壓，例如電流檢測放大器或溫度傳感器的模擬輸出。

當 IN3–IN6 上的任何電壓超過 2.7V 的最小工作電壓或 IN1 超過 4V 時，該器件將工作。這些輸入中的任何一個都可以通過圖1所示的二極管為器件供電。

六個檢波器輸入和四個通用輸入 （GPI） 可以置位八個輸出中的任何一個，具體取決于可編程陣列邏輯中設置的連接。此外，輸出可以由器件的其他輸出或輸入和輸出信號的混合控制。每個輸出的時序延遲可獨立編程，并可存儲在IC的EEPROM中。

輸出也是可配置的。您可以將其設置為具有內部或外部上拉的漏極開路輸出，或設置為推挽輸出，可在IC內部連接到任何受監控的電源電壓。所有輸出均可為低電平有效或高電平有效。此外，如上所述，輸入和輸出的不同組合可以驅動特定的輸出;MAX6870的可編程陣列邏輯允許多種連接。例如，OUT2可以由IN2控制，也可以由OUT1控制。當由 OUT1 信號上電的電源必須在由 OUT2 信號上電的電源之前啟動時，這種類型的連接非常有用。

MAX6870還包括一個內部電荷泵，允許OUT1–OUT4完全增強外部n溝道調整元件，無需額外的電源電壓。該器件的其他特性包括兩個看門狗定時器，具有可配置的看門狗超時和啟動延遲。看門狗定時器的啟動延遲功能在復位條件后提供較長的延遲。這種延遲為系統初始化過程提供了額外的時間，允許上傳內存和完全加載軟件例程。

手動復位輸入允許測試技術人員手動置位IC的所有輸出。器件的裕量輸入可用于將輸出鎖存于當前狀態，以防止系統在裕量過程中復位。裕量輸入還可用于通過對相關的EEPROM寄存器進行編程，將輸出設置為預定狀態。MAX6870還提供4kb用戶EEPROM，用于存儲串行板識別、電路板修訂歷史和其它編程信息等項目。

此外，MAX6870還包括配置寄存器和EEPROM配置。在項目的原型設計階段，可以將更新寫入配置寄存器以立即進行更改。如果這些更改可以接受，則可以將它們寫入配置 EEPROM。要重新加載保存的EEPROM配置，可以通過軟件重新啟動或完全硬件重新啟動來重新啟動系統。配置 EEPROM 在重新啟動階段將其數據下載到配置寄存器。

MAX6870的評估板

為了簡化MAX6870的配置過程，評估板允許您指向并點擊計算機屏幕以加載正確的配置信息。每個屏幕都允許您配置設備的一部分，而無需參考寄存器表。屏幕允許您設置閾值電平、時序延遲、邏輯工作狀態（低電平有效/高電平有效）和邏輯輸入配置，以及配置輸出。

圖2所示為MAX6870評估軟件的主配置畫面。您可以單擊框圖中或選項卡上的塊。單擊其中一個塊允許您配置該特定塊。單擊選項卡會顯示特定于特定功能的屏幕。例如，當您選擇電壓監控器選項卡（圖3）時，出現的屏幕允許您輕松選擇閾值并配置輸入。或者，單擊“輸出”選項卡（圖4）時，可以將輸出設置為漏極開路、推挽式或電荷泵增強型，并設置確定輸出狀態的邏輯項。

圖2.單擊相應的框或選項卡以設置閾值、延遲、輸出配置和邏輯。

圖3.通過單擊電壓監視器選項卡，您可以確定每個輸入是監視兩個欠壓電平，還是監視欠壓電平和一個過壓電平。您還可以設置閾值并選擇可以查看哪些數字化輸入。

圖4.通過單擊輸出選項卡，您可以將每個輸出配置為漏極開路、推挽式或電荷泵增強型。每個輸出都連接到IC的可編程邏輯陣列，可用于控制其他輸出。

完成設備的配置后，可以將配置數據保存在其EEPROM中。此外，此數據可以保存到可以加載到另一臺設備的文件中。當然，您可以通過I直接寫入所有配置寄存器和配置EEPROM2C 接口。MAX6870的數據資料提供了所需的值。但是，使用此方法會花費更多時間并增加出錯的機會。

審核編輯：郭婷