一種低功耗的電子式電能表電源監控芯片

0 引言
現代電子式電能表對系統穩定及掉電存數等有著(zhù)異常嚴格的要求，掉電監測及復位電路是整個(gè)電表中最基本又極為關(guān)鍵的部分。目前國內各電能表廠(chǎng)家大多以MAXIM公司的MAX706、ADI公司的ADM706等類(lèi)似集成電路做為掉電監測及復位電路的核心，使用該監控電路來(lái)監測系統是否掉電、監控MCU是否正常運行。但因為MAX706等在上電或掉電到4．4 V以下都有復位信號，而且復位信號輸出時(shí)間不可控制，這很可能會(huì )影響到電表的掉電監測以及存數。同時(shí)電能表頻繁上、掉電，以及電源干擾信號很大時(shí)，就會(huì )引起反復復位造成電能表中數據被破壞，影響電能表的可靠正常運行。這關(guān)系到電表計量的準確性以及系統運行的穩定及可靠性。
目前眾多廠(chǎng)家為解決上述問(wèn)題，都專(zhuān)門(mén)圍繞MAX706等看門(mén)狗IC增加額外的外圍電路來(lái)提高掉電監測及復位電路的穩定性和可靠性。但復雜的額外電路帶來(lái)了成本的增加，PCB布線(xiàn)難度的增加以及器件與焊點(diǎn)增多帶來(lái)的可靠性降低的風(fēng)險。
針對電子式電能表嚴格的復位監控功能，珠海中慧微電子有限公司推出了ZHl7X6系列，它是一款低功耗電源管理數據保護芯片。
ZHl7X6的主要特點(diǎn)是低功耗、高集成度和高可靠性：
ZHl7X6具有-40～+85℃的工業(yè)級工作溫度、1．18～5．5 V的超寬工作電壓；工作在5 V下10μA、工作在3．3 V下5μA以及低功耗狀態(tài)下低至0．2μA的工作電流；在系統上電、復位按鍵按下的情況下，芯片能夠保證輸出準確可靠的復位信號；其內部的看門(mén)狗電路能監視微處理器的運行，當1．6 s內輸入信號的狀態(tài)沒(méi)有改變時(shí)將發(fā)出復位信號；具有更加可靠的掉電監測功能。在檢測到掉電信號時(shí)迅速通知MCU保存數據并且控制復位信號延時(shí)發(fā)出，可以防止數據因掉電而丟失。超寬的工作電壓以及超低的工作電流使芯片格外適合于要求低功耗或使用電池供電的系統，使ZHl7X6系列芯片可以廣泛應用在醫療電子、工控儀表和消費類(lèi)便攜式電子等產(chǎn)品上；不低于4．5 kV的ESD防護，提高系統的可靠性；監測供電電源異常抖動(dòng)并提供強制復位功能，大大提高系統工作的穩定性；所有功能集中在8引腳的SOP封裝上(封裝尺寸為5 mm×5 mm)，性?xún)r(jià)比極高。ZHl7X6系列芯片工作電壓見(jiàn)表1，ZHl7X6引腳說(shuō)明見(jiàn)表2和圖1。

1 基于ZHl7X6單片掉電監測及復位電路原理應用
圖2是MAX706為核心的電表掉電檢測及復位電路框圖。在正常工作時(shí)，檢測系統MCU產(chǎn)生的喂狗信號是否在一定時(shí)間內翻轉，如果喂狗信號產(chǎn)生翻轉，MAX706定時(shí)器的計數清零，重新計時(shí)；如果喂狗信號沒(méi)有產(chǎn)生翻轉，則產(chǎn)生復位信號。上述過(guò)程如此重復循環(huán)。掉電檢測電路利用MAX706內部電壓比較器實(shí)現，外圍配合線(xiàn)路電壓采樣電路以及掉電延時(shí)電路，在選取好線(xiàn)路電壓采樣電路的分壓電阻阻值后，在掉電過(guò)程中分壓電壓到達MAX706比較門(mén)檻電壓，會(huì )使MAX706產(chǎn)生掉電信號，同時(shí)為在掉電時(shí)爭取到盡量長(cháng)的存數時(shí)間，通常還配備比較大的延時(shí)電容。工作電源電壓檢測信號檢測工作電源狀態(tài)，當系統電壓低于2．7 V時(shí)，產(chǎn)生低電平信號。該信號經(jīng)過(guò)掉電判斷電路與復位控制電路的作用后，可使MCU復位，避免電能表在非掉電狀態(tài)、僅因為工作電壓強烈波動(dòng)時(shí)進(jìn)入非正常狀態(tài)。