Mobile menu

单一 ASIC 中的电源监控、关断与复位

已创建：August 2, 2026

At a Glance

将电源监控、关断和复位逻辑整合到单颗 Renesas GreenPAK ASIC 中。通过可编程 IC 相比离散设计实现更高效率。

Go Deeper with AI:

对任何电源系统来说，监测电压/电流、触发远端负载关断以及确定合适的复位条件，听起来都是一项艰巨的任务。许多设计人员可能会选择连接一个 ADC、一个离散运放或仪表放大器电路再配上一些比较器和一个微控制器，然后将所有逻辑都通过固件实现。这意味着除了设计、仿真和台架测试硬件之外，你还必须构建一个嵌入式应用并为各类外设编写驱动。

更好的选择是将所有这些功能整合到单个 ASIC 中。通常，可编程逻辑只能处理数字部分，但电源监测和系统复位同样需要监测模拟信号。更理想的方案是在像 GreenPAK 这样的可编程 ASIC 中采用混合信号处理。下面将说明，为什么你应该考虑将 GreenPAK 作为一种解决方案，把这些功能整合到一个紧凑的可编程 ASIC 中。

电源监测功能

离散式电压监测通常从一个电阻分压器开始，将电源轨电压缩放到比较器或 ADC 的输入范围内，随后再加一个 RC 滤波器，用于抑制转换器产生的开关噪声。电流监测通常采用低端或高端分流电阻，并配合电流检测放大器或仪表放大器提供增益，因为在合理功耗下，分流电阻上的电压通常只有几十毫伏。之后，这两路信号都需要进行调理：增益设置、失调校准、滤波，以及针对被测节点瞬态的保护。

只有当测得的模拟量被转换为逻辑状态后，它才真正有用。这可以通过比较器配合固定或可编程参考电压来实现，从而得到单比特的过压、欠压或过流状态，并通过迟滞防止噪声在阈值附近引起抖动切换。ADC 则会输出一个数字值，由固件将其与阈值进行比较，但这会增加转换延迟，而且必须在固件中完成。对于保护逻辑来说，基于比较器的阈值检测速度更快，也不依赖代码执行。

要在可编程混合信号器件上实现这种阈值检测，需要具备：

带可编程迟滞的模拟比较器
用于阈值设置的内部可编程电压基准或 DAC
具备分压或缓冲能力的模拟输入引脚
用于将多个标志组合成单一故障条件的查找表

系统关断功能

一旦识别出故障，关断模块就必须对该逻辑输出作出响应。在集成式方案中，关断逻辑直接位于监测比较器下游，并驱动稳压器的使能引脚、FET 的栅极驱动器和/或返回主机处理器的故障线。将比较器输出通过组合逻辑路由到输出引脚，可以在远低于 1 微秒的时间内关闭转换器，这个速度足以在短路事件中保护 MOSFET。

在电力电子中，关断很少只是简单切换一个输出，因为负载通常需要按照与上电时序相反的顺序进行关断。这就需要带有独立延时的顺序输出，以及锁存功能，以防瞬态故障让系统自行重新启动。

实现关断逻辑所需的数字功能包括：

用于组合故障条件和使能条件的查找表
用于时序控制和浪涌电流屏蔽的延时与单稳态模块
用于保持故障状态直到被有意清除的 SR 锁存器
用于设置故障检查之间延时的计数器
能够驱动使能和栅极引脚的开漏或推挽输出

系统复位功能

复位模块中的逻辑会监视两项内容：其一是电流（或电压）监测比较器，用于指示负载功率已衰减至接近零；其二是来自关断时序器的逻辑指示，确认关断序列的所有阶段都已完成。只有当这两个条件在定义好的保持时间内同时成立时，才应执行复位序列。在零电流检测状态与复位输出之间加入一个延时定时器，可以给各路电源轨充分放电的时间。

实现复位逻辑所需的数字功能包括：

用于将零电流标志与关断完成指示做 AND 运算的查找表
用于放电保持时间的延时模块或计数器
用于生成固定宽度复位脉冲的边沿检测器和脉冲发生器
由复位模块或外部命令驱动的锁存器清除路径
上电复位电路，以确保器件自身从已知状态启动

使用 GreenPAK 创建自定义 ASIC

Renesas 的 GreenPAK 是一系列可编程混合信号 IC，在单个小型芯片上集成了模拟比较器、基准源、延时与计数模块、锁存器以及可配置查找表，所有功能都通过免费的图形化设计工具进行配置，而不是通过固件实现。其文档完善的参考设计覆盖了电源时序、电源监测和复位应用，因此大部分逻辑都可以在现有基础上进行适配，而不必从零开始构建。

Renesas GreenPAK 的开发工具使设计人员能够开发完全定制的数字、模拟或混合信号 IC。这些可编程混合信号处理器可整合时钟和信号管理电路中的多种功能，从而实现更小型、更高效的系统。要了解更多信息，请查看 GreenPAK 元件和参考示例。

要了解更多信息，请查看 GreenPAK 元件和参考示例。

无论你需要构建可靠的电力电子系统还是先进的数字系统，都可以使用 Altium 提供的完整 PCB 设计功能和世界一流的 CAD 工具来实现你的 GreenPAK 解决方案。Altium 提供全球领先的电子产品开发平台，配备业界顶尖的 PCB 设计工具以及面向高级设计团队的跨学科协作功能。立即联系 Altium 专家！