隨著世界各地的電網隨著時間的推移變得越來越智能，復雜的電子設計是必要的。同時，不能損害長期系統可靠性。智能電表監控各種系統電壓，以防止導致測量不一致或系統故障的意外情況。

圖 1 中顯示的通用電子表應用程序由幾個模塊組成，這些模塊協同工作以測量消耗的電量。

圖1?：電表系統框圖示例

這篇博文解釋了 DC/DC 電源、計量和應用模塊（以紅色標出）的用途，并深入探討了電源電壓監控器/看門狗定時器子系統的重要性。從一般設計的角度來看，監控電力消耗的系統需要精確、緊湊和可靠。

DC/DC 電源子系統要求：寬 V?IN和低 I?Q

電表通常從主 AC 電源接收 12 V 至 24 V 電壓，然后將其轉換為 3.3 V 或 5 V 直流電壓，為系統的其余部分供電。電壓監控器確保主電源和所有電源軌都在系統要求范圍內，以便系統正確運行。如果該模塊中的電壓出現故障或掉電，則電壓監控解決方案需要標記故障情況，以便系統的其余部分可以正常關閉。

如果主電源不能提供足夠的電力，開關將連接備用電池或超級電容器到系統中，以臨時提供所需的電力。一般來說，依靠備用電源儲備的系統可以從這種關鍵操作條件下的任何節電中受益，因為較低功率的系統將在電源儲備上持續更長時間。DC/DC 電源模塊需要一個具有寬 V?IN的電壓監控器，以監控高達 24 V 的電壓，并在使用電源儲備時實現低功耗。

計量和應用子系統要求：高精度和可編程延遲

計量模塊通過傳感器連接到外部世界，負責在將信息發送到微控制器 (MCU) 進行處理之前進行實際的電力測量。應用程序塊有另一個 MCU，除了顯示信息外，還可以格式化和存儲數據。該塊負責監控整個系統，并作為系統和數據輸出之間的主要接口。

在這些模塊中，準確監控為 MCU 供電的電壓軌和 MCU 活動對于確保可靠和一致的測量至關重要。如果 MCU 未處于正確的工作狀態，電壓監控器或看門狗定時器可以在任何其他問題出現之前標記故障。在監測電壓時，特別是在需要精確、穩健和可靠測量的系統中，電壓監測精度對于快速準確地確定系統何時未以最佳性能運行非常重要。

此外，每當應用程序使用 MCU 或多個不同的外設時，可能需要可編程啟動延遲以進行排序。當 MCU 或其他外設在系統開始正常運行之前需要特定的時間來啟動或完成任務時，可編程延遲將發揮重要作用。此外，當發生故障情況時，可能需要特定的復位延遲，以便 MCU 和/或外設在釋放復位之前完成任務。在這種情況下，可編程延遲功能提供了一種可編程且簡單的解決方案，以增加靈活性。

電表設計要求審查

圖 1 中列出的所有三個模塊都需要具有寬 V?IN、低功耗、高精度和可編程延遲的電壓監控器。一個值得考慮的好選擇是 TPS3840，因為它在一個設備中提供了這些要求的平衡。

TPS3840 具有高達 24V 或更高的寬輸入電壓范圍，帶有用于監控高低壓軌的外部電阻器、1% 的典型電壓監控精度，并且僅消耗 350nA 的功率，同時提供可編程延遲。此外，TPS3840 提供了顯著的精度和靈活性，這是僅通過 MCU 中的內部模數轉換器監控無法獲得的。與 MCU 中的內部 ADC 監控相比，TPS3840 在電壓監控閾值選項、更低的上電復位電壓和更快的啟動延遲方面具有更大的靈活性。

上電復位定義為定義輸出之前的最小輸入電壓，這對于防止可能產生錯誤故障或過早系統啟動的毛刺至關重要。TPS3840 的啟動延遲僅為 220 μs，這意味著 TPS3840 甚至可以在系統其余部分上電之前開始監控電壓。總體而言，電壓監控器通過持續監控為電表內部供電的電壓軌來確保正確的系統功能。

計量和應用模塊中的外部看門狗定時器將通過檢測 MCU 的通用輸入/輸出引腳發送的脈沖來確保 MCU 不會周期性地鎖存或毛刺。如果軟件出現故障并且錯過了一個脈沖，外部看門狗定時器將復位 MCU。

TPS3430 可編程看門狗定時器是一個不錯的選擇，因為它提供了可編程看門狗超時和看門狗復位延遲，以滿足任何 MCU 的時序要求。