TPS3808（TI）：电源监控与复位控制详解

引言

在现代电子系统中，电源的稳定性和可靠性对于系统的正常运行至关重要。电源监控与复位控制电路作为保障系统稳定性的关键组件，能够实时监测电源电压，并在电压异常时及时触发复位信号，防止系统因电源问题而崩溃。德州仪器（TI）的TPS3808系列微处理器监控电路，凭借其低静态电流、可编程延迟和手动复位功能，在电源监控与复位控制领域表现出色，广泛应用于DSP、单片机、FPGA、ASIC等各类数字系统中。本文将详细介绍TPS3808的功能特性、工作原理、应用场景及选型指南，为工程师提供全面的技术参考。

一、TPS3808概述

1.1 产品定位与特点

TPS3808是一款低静态电流、可编程延迟的电压监控电路，专为微处理器和数字系统设计。其主要特点包括：

• 宽电压监测范围：可监控0.4V至5V的系统电压，覆盖大多数数字系统的供电需求。

• 高精度阈值：采用精密基准电压源，实现0.5%的阈值精度（VIT≤3.3V时），确保电压监测的准确性。

• 可编程延迟时间：复位信号的保持时间可通过外部电路配置，范围从1.25ms至10s，满足不同系统的复位需求。

• 低静态电流：典型静态电流仅为2.4μA，非常适合电池供电的应用场景。

• 手动复位功能：提供手动复位（MR）输入，可通过外部逻辑低电平强制触发复位。

• 漏极开路复位输出：复位信号为漏极开路输出，便于与其他电路接口。

• 小型封装：采用SOT-23和2mm×2mm WSON封装，节省PCB空间。

• 宽温度范围：工作温度范围为-40°C至125°C，适应各种恶劣环境。

1.2 产品系列与型号

TPS3808系列包含多个型号，如TPS3808G01DBVT、TPS3808G09DBVR、TPS3808G12DBVT等，不同型号在阈值电压、封装形式等方面有所差异，以满足不同应用场景的需求。

二、TPS3808功能特性详解

2.1 电压监测功能

TPS3808能够实时监测SENSE引脚的电压，当电压降至预设阈值以下时，触发复位信号。其阈值电压可通过选择不同型号或外部电阻进行配置，覆盖从0.9V至5V的标准电压轨，并可调节至低至0.4V。内置的迟滞功能（典型值1%-1.5%）可有效避免噪声引起的误触发，提高系统的稳定性。

2.2 复位信号生成与延迟

当SENSE电压低于阈值或手动复位（MR）引脚被拉低时，TPS3808的RESET引脚输出低电平复位信号。在电压或MR信号恢复正常后，RESET输出将在用户可调的延迟时间内保持低电平，确保系统有足够的时间完成复位操作。复位延迟时间可通过以下方式配置：

• 固定延迟：断开CT引脚，延迟时间为20ms；或通过电阻将CT引脚连接至VDD，延迟时间为300ms。

• 可调延迟：将CT引脚连接至外部电容器，延迟时间可在1.25ms至10s之间调整。延迟时间与外部电容的关系可通过公式计算：C_T(nF)=[t_D(s)-0.5×10^-3]×175。

2.3 手动复位功能

TPS3808提供手动复位（MR）输入引脚，内部集成90kΩ上拉电阻。当MR引脚被拉低至逻辑低电平时，强制触发复位信号，不受SENSE电压影响。该功能可用于系统调试、故障恢复或用户操作触发复位。

2.4 低功耗设计

TPS3808的典型静态电流仅为2.4μA，在电池供电的应用中可显著延长电池寿命。其低功耗特性得益于先进的电路设计和制造工艺，确保在监测电压的同时消耗极少的能量。

2.5 封装与温度范围

TPS3808采用SOT-23和2mm×2mm WSON封装，体积小巧，便于集成到紧凑的PCB设计中。其工作温度范围为-40°C至125°C，能够适应工业、汽车、航空航天等恶劣环境下的应用需求。

三、TPS3808工作原理

3.1 内部电路结构

TPS3808内部包含精密基准电压源、电压比较器、延迟定时器、复位信号生成器等模块。精密基准电压源提供稳定的参考电压，用于与SENSE电压进行比较。电压比较器实时监测SENSE电压，当电压低于阈值时，触发延迟定时器。延迟定时器根据CT引脚的配置生成相应的延迟时间，并在延迟结束后通过复位信号生成器输出复位信号。

3.2 工作流程

TPS3808的工作流程如下：

1. 电压监测：SENSE引脚接入系统电压，电压比较器实时监测电压值。

2. 阈值比较：当SENSE电压低于预设阈值时，电压比较器输出触发信号至延迟定时器。

3. 延迟计时：延迟定时器根据CT引脚的配置开始计时，生成相应的延迟时间。

4. 复位信号生成：延迟结束后，复位信号生成器输出低电平复位信号至RESET引脚。

5. 复位保持：在延迟时间内，RESET引脚保持低电平，确保系统完成复位操作。

6. 复位释放：当SENSE电压恢复正常或MR引脚被释放后，延迟定时器停止计时，RESET引脚恢复高电平。

3.3 手动复位操作

当MR引脚被拉低至逻辑低电平时，手动复位电路被触发，强制生成复位信号。该过程与SENSE电压无关，可直接通过外部逻辑控制实现系统复位。

四、TPS3808应用场景

4.1 DSP与单片机应用

在DSP和单片机系统中，TPS3808可实时监测核心电压（VCORE）和I/O电压（VIO），确保系统在电压异常时及时复位，防止数据丢失或程序跑飞。其可编程延迟功能可根据系统需求调整复位时间，确保系统稳定启动。

4.2 笔记本与台式电脑

在笔记本和台式电脑中，TPS3808可用于监测主板电源电压，如1.2V、3.3V等关键电压轨。当电压异常时，触发复位信号，保护硬件免受损坏。其低静态电流特性可减少待机功耗，延长电池寿命。

4.3 掌上电脑与手持式产品

掌上电脑和手持式产品对电源稳定性和功耗要求较高。TPS3808的低静态电流和可编程延迟功能可满足这些产品的需求，确保系统在电压波动时稳定运行，同时降低功耗。

4.4 便携式与电池供电产品

在便携式和电池供电产品中，如智能手机、平板电脑、可穿戴设备等，TPS3808的低功耗特性可显著延长电池使用时间。其宽电压监测范围和可调阈值功能可适应不同电池电压和充电状态下的监测需求。

4.5 FPGA与ASIC应用

FPGA和ASIC芯片对电源稳定性要求极高。TPS3808可实时监测FPGA和ASIC的核心电压和I/O电压，确保芯片在电压异常时及时复位，防止硬件损坏或数据错误。其小型封装和宽温度范围特性可适应FPGA和ASIC的高密度集成和恶劣环境应用。

五、TPS3808选型指南

5.1 阈值电压选择

根据系统供电电压选择合适的TPS3808型号。TPS3808系列提供从0.9V至5V的标准电压轨固定阈值电压型号，并支持可调电压轨（低至0.4V）。确保所选型号的阈值电压与系统电压匹配，以实现准确的电压监测。

5.2 延迟时间配置

根据系统复位需求选择合适的延迟时间配置方式。TPS3808提供固定延迟（20ms或300ms）和可调延迟（1.25ms至10s）两种配置方式。对于复位时间要求不严格的系统，可选择固定延迟型号以简化设计；对于需要精确控制复位时间的系统，可选择可调延迟型号并通过外部电容配置延迟时间。

5.3 封装形式选择

根据PCB布局和空间限制选择合适的封装形式。TPS3808提供SOT-23和2mm×2mm WSON两种封装形式。SOT-23封装适用于空间较为充裕的PCB设计；WSON封装体积更小，适用于高密度集成的PCB设计。

5.4 温度范围考虑

根据系统工作环境选择合适的温度范围型号。TPS3808的工作温度范围为-40°C至125°C，适用于大多数工业、汽车和航空航天应用。对于极端温度环境下的应用，需确保所选型号的温度范围满足系统需求。

六、TPS3808设计实例

6.1 基本应用电路

TPS3808的基本应用电路包括SENSE电压接入、CT引脚配置、MR引脚连接和RESET输出。以下是一个典型的应用电路示例：

• SENSE电压接入：将系统电压接入SENSE引脚，通过电阻分压或直接连接（取决于系统电压和阈值电压）实现电压监测。

• CT引脚配置：根据延迟时间需求选择CT引脚配置方式。如需固定延迟20ms，断开CT引脚；如需固定延迟300ms，通过电阻将CT引脚连接至VDD；如需可调延迟，将CT引脚连接至外部电容。

• MR引脚连接：将MR引脚通过上拉电阻连接至VDD，确保正常工作时MR引脚为高电平。如需手动复位功能，将MR引脚连接至外部复位按钮或逻辑控制电路。

• RESET输出：将RESET引脚连接至系统的复位输入端，实现电压异常时的系统复位。

6.2 实际应用案例

以下是一个在FPGA系统中应用TPS3808的实例：

• 系统需求：FPGA核心电压为1.2V，要求电压低于1.14V时触发复位，复位延迟时间为500ms。

• 选型：选择TPS3808G12DBVT型号，其固定阈值电压为1.18V（可通过外部电阻微调至1.14V），支持可调延迟功能。

• 电路设计：

• 将FPGA核心电压通过电阻分压接入SENSE引脚，确保分压后电压为1.14V时SENSE电压为阈值电压。

• 将CT引脚通过外部电容连接至地，计算电容值以满足500ms延迟时间需求。

• 将MR引脚通过上拉电阻连接至VDD，并连接至外部复位按钮。

• 将RESET引脚连接至FPGA的复位输入端。

• 测试与验证：通过模拟电压下降和手动复位操作，验证TPS3808的电压监测、延迟生成和复位信号输出功能是否正常。

七、TPS3808采购与技术支持

7.1 元器件采购

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7.2 技术支持与资料获取

TI官方网站提供TPS3808的详细数据手册、应用笔记、设计指南等技术资料。用户可通过TI官网下载相关资料，获取TPS3808的功能特性、工作原理、应用场景、选型指南等全面信息。此外，TI还提供技术支持服务，用户可通过TI官网或客服热线获取技术咨询和解决方案。

八、结论

TPS3808作为德州仪器推出的低静态电流、可编程延迟电压监控电路，凭借其宽电压监测范围、高精度阈值、可编程延迟时间、低静态电流、手动复位功能和小型封装等优势，在电源监控与复位控制领域表现出色。本文详细介绍了TPS3808的功能特性、工作原理、应用场景、选型指南和设计实例，为工程师提供了全面的技术参考。在实际应用中，工程师可根据系统需求选择合适的TPS3808型号，并通过合理的电路设计实现可靠的电源监控与复位控制功能。

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