當工作電壓軌下降至較低的個位數值時，就會加劇潛在的問題，進而減少在額定電源軌下工作時的動態餘量。所有這些因素都有可能造成開啟性能不一致和令人沮喪的除錯過程。
因此，類比 IC 供應商設計出了專用監管 IC，以消除供電時的不確定性和不一致性。一些類比 IC 供應商如Analog Devices 有一些小型專用 IC 來避免突波。
什麼是突波？
與諸如“緩衝器”或“可程式化”等許多工程術語一樣，“突波”的具體含義也是視上下文而定的。突波可能是：
- 訊號或電源線路上的雜訊引起的尖峰
- 負載瞬態導致的突發性電源軌短暫下降
- 由於閘極驅動器的導通／關斷時間不同，電橋中的上、下 MOSFET 意外同時導通時的微秒級時間段（這種情況非常糟糕）
- 由於時序容差和元件之間的差異造成的瞬間不確定訊號和競爭情況
在接通電源、積體電路過渡到正常工作狀態的“供電”期間可能出現的突波，特別是在低電壓系統中。此類供電突波特別令人頭疼，因為它們可能導難以除錯的間歇性問題，而且這些問題又沒有明顯的關聯性或一致性。由於突波誘發條件往往是“在邊緣”，它們的發生可能隨溫度、電源線容差（雖然仍在規格範圍內）、同一裝置批次中個別元件的變化，以及其他難以確定的因素而發生變化。
什麼是突波，來源於何處？我們來考慮具有微控制器和相關監控／保護重定 IC 的系統，後者的作用簡單而集中：在供電、掉電和斷電情況下保持系統可靠運行（圖 1）。
圖 1 ：要瞭解突波來源，首先需要瞭解簡單的典型微控制器及其相關監控 ／ 保護復位 IC 的佈局，這兩者都由電池及各自的穩壓器供電。（圖片來源： Analog Devices ）
在典型的電池供電型應用中，DC-DC 轉換器由小型低壓電池產生電源軌。監控 IC 一般置於 DC-DC 轉換器和微控制器之間，用於監測電源電壓並啟用或禁用微控制器。
監控 IC 透過準確監測系統電源，然後斷言微控制器的啟用輸入或取消其斷言，以確保運行可靠。微控制器的啟用和禁用是透過監控 IC 的復位輸出接腳管理的，該接腳通常是開漏接腳，與一個 10 kΩ 上拉電阻器相連接。該監控 IC 可監控電源電壓，並在輸入電壓低於重定閾值時發出重定訊號。
在受監控電壓升高至其額定電壓值的閾值後，復位輸出在復位超時週期內保持有效，然後解除。如此一來，目標微控制器就可擺脫重定模式並開始工作。
但是，在監控 IC 開啟並將復位線路拉低之前，復位線路會發生什麼？我們仔細觀察典型的供電順序就能找到答案（圖 2）。當電源軌 VCC 開始供電時，微控制器和監管 IC 都處於斷開狀態。因此，重定線路處於浮動狀態，10 kΩ 上拉電阻使其電壓追蹤 VCC。
圖 2 ：在典型供電程序中，重定線路處於浮動狀態，所以其電壓可追蹤電源軌 VCC 的上升情況。（圖片來源： Analog Devices ）
這種電壓上升可能在 0.5 V 至 0.9 V 之間，且有可能造成系統不穩定。只要監控 IC 啟動，復位線路就被下拉，從而防止微控制器意外啟動。這種突波是所有前幾代監控 IC 的共性問題。
低電壓系統將該問題放大
隨著在越來越低的電壓下工作的低功率消耗裝置日趨增多，這種突波也就變成了主要問題。我們來考慮具有 3.3 V、2.5 V 和 1.8 V 三個邏輯電平的系統（圖 3）。對於 3.3 V系統，輸出低壓閾值（Vol）和輸入低壓閾值（Vil）在 0.4 V 和 0.8 V 之間。如果在 0.9 V 時出現突波，將有可能由於開啟和關閉操作導致處理器變得不穩定。
圖 3 ：邏輯電平從 3.3 V 降至 1.8 V ，相關的電壓閾值也是如此。（圖片來源： Analog Devices ）
額定 1.8 V 系統的情況更為敏感。現在，Vol 和 Vil 要低得多，分別為 0.45 V 和 0.63 V。在這個系統中，0.9 V 突波代表了更大的百分比，使其有更大的潛在錯誤。
突波影響了系統運行時，這種情況將如何發展？我們來考慮一下電源電壓 VDD 緩慢上升到 0.9 V，並在該值處保持一小段時間（圖 4）。雖然這個電壓不足以開啟監控 IC，但仍可能開啟微控制器，並使其在不穩定狀態下運行。由於在 0.9 V 時處於不確定狀態，所以微控制器 RESET 輸入會將突波解釋為邏輯 1 或 0，從而錯誤地將其啟用或禁用。
圖 4 ：當電源電壓 VDD 上升至 0.9 V 並保持時，微控制器可能會不穩定地開啟和關斷。（圖片來源： Analog Devices ）
這將導致微控制器只執行部分指令或不能完整地寫入記憶體，這僅僅是可能發生的兩種情況，但可能導致系統故障和出現災難性後果。
解決突波問題
克服這個問題並不需要恢復到更高的電壓軌，也不需要採用複雜的系統級架構來消除突波或將其影響降到最低。相反地，我們需要新一代監控 IC，無論在供電或斷電條件下的電壓水平如何，都可以識別問題的獨特方面並防止出現突波。
實現這一個目的需要採用專有的電路和 IC，如 MAX16162，這是一款具有無突波供電功能的毫微功率消耗電源監控器。有了這款採用四凸點 WLP 和四接腳 SOT23 封裝的小型 IC，只要 VDD 低於閾值電壓，重定輸出就會保持低電平，從而防止重定線路上出現電壓突波。一旦達到電壓閾值並且延遲時間結束，復位輸出就取消斷言並啟用微控制器（圖 5）。
圖 5 ：只要 VDD 低於閾值電壓， MAX16162 就會保持復位輸出為低電平，以防重定線路上出現電壓突波。（圖片來源： Analog Devices ）
不同於傳統監控 IC 在 VCC 非常低時無法控制重定輸出狀態，MAX16162 的復位輸出保證在達到有效的 VCC 水平之前一直保持斷言狀態。
MAX16161 是 MAX16162 的近親，規格幾乎相同，但存在一個功能差異且前者對一些接腳佈局進行了重新定義（圖 6）。該元件配備了手動復位（MR）輸入，會在接收到適當的輸入訊號時發出重定訊號。根據具體選擇，該訊號可以是低電平有效或高電平有效訊號。相比之下，MAX16162 沒有 MR 輸入，而是配備獨立的 VCC 和 VIN 的接腳，允許閾值電壓低至 0.6 V。
圖 6 ： MAX16161 和 MAX16162 類似，但在功能和接腳方面有個小區別： MAX16161 配備 MR 輸入，會在收到適當的輸入訊號時，發出重定訊號，而 MAX16162 則有單獨的 VCC 和 VIN 接腳。（圖片來源： Analog Devices ）
定序器與監控器之對比
另一對存在一些重疊和歧義的術語是定序器和監控器。監控器用來監控單個電源電壓，並在規定條件下斷言復位／釋放復位。與此相反，定序器用來協調兩個或多個電源軌之間的相對復位和“電源良好”斷言。
MAX16161 和 MAX16162 可用作簡單的電源定序器（圖 7）。在第一個穩壓器的輸出電壓變為有效後，MAX16161/MAX16162 會插入一個延遲，並在復位超期後為第二個穩壓器產生啟用訊號。由於 MAX16161/MAX16162 在電源電壓變為正確值之前永遠不會取消復位，因此受控電源永遠不會被錯誤地啟用。
圖 7 ：可以對使用 MAX16161 的電路進行配置，這樣該元件不僅可以確保無突波供電，還可以管理兩個電源軌之間的電源軌定序。（圖片來源： Analog Devices ）
也有許多設計具有多電源軌和更複雜的定序要求。此時，Analog Devices 的 LTC2928 多通道電源定序器和監控器便是一種解決方案（圖 8）。
圖 8 ： LTC2928 電源定序器管理四個獨立電源軌之間的供電和掉電順序，並使使用者能夠控制關鍵參數。（圖片來源： Analog Devices ）
採用這款四通道級聯電源定序器和高精度監控器，設計者只需幾個外部元件就能配置電源管理定序閾值、順序和時間。該元件能夠確保電源軌按所需的順序啟用。除了開機定序外，該元件還可以管理互補的、通常同樣關鍵的斷電定序。
定序輸出用於控制電源使能接腳或 N 溝道傳輸閘。其他監控功能包括欠壓和過壓監測及報告，以及產生微處理器重定。報告故障的類型和來源，用於進行診斷。提供單個通道控制功能，以便獨立執行啟用輸出和監控功能。對於具有四個以上電源軌的系統，可很容易地連接多個 LTC2928，為無限個電源定序。
結語
每個應用中都有突波，但到目前為止這些突波還沒有對佔主導地位的高電壓應用帶來嚴重問題。現在，電源電壓正在走低，系統開啟可靠性會由於 0.9 V 電壓突波而降低。
如圖所示，設計者可以利用較新的監管 IC 來提高可靠性。這種 IC 實現了無突波運行，為低功率消耗／低電壓應用提供最大限度的系統保護。