一種非常實用的系統(tǒng)掉電檢測和保護電路

本文導讀

可靠性是每一個產(chǎn)品的靈魂，如果一個產(chǎn)品可靠性不好，那它就是一個失敗的產(chǎn)品，因為客戶不會使用存在風險的產(chǎn)品，然而產(chǎn)品的可靠性不僅受到上下電、復位等內(nèi)部因素影響，還會被供電的突然關斷、工作環(huán)境等外部因素干擾。產(chǎn)品的控制系統(tǒng)對突然斷電的反應和保護措施是判斷產(chǎn)品可靠性的重要標準。

一、系統(tǒng)掉電保護的重要性和可行性

嵌入式系統(tǒng)的產(chǎn)品在使用或者調(diào)試中，會經(jīng)常遇到系統(tǒng)電源突然掉電的情況，這種突發(fā)情況會導致系統(tǒng)丟失重要的數(shù)據(jù)且不能恢復，還有系統(tǒng)在運行中突然中斷，會對SD卡或者SDRAM等運行內(nèi)存造成損壞，這種情況往往會影響產(chǎn)品的可靠性，為了盡量的避免這種不穩(wěn)定性情況的出現(xiàn)，產(chǎn)品需要增加掉電檢測和保護電路。

掉電檢測和保護電路就是對系統(tǒng)電壓進行監(jiān)測，當系統(tǒng)電壓值下降到低壓警戒值時，電路會發(fā)現(xiàn)并做出反應，發(fā)出一個警告信號，處理器接收到警告信號之后馬上進行數(shù)據(jù)保存等操作，防止系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失。

二、掉電檢測保護電路功能框圖

圖1是一種典型掉電檢測保護電路，此功能框圖可以讓大家更好的了解掉電檢測保護電路的工作原理。

掉電電路為四個部分：超級電容電路（含三極管開關電路）、DC-DC升壓電路、LM393比較器電路、DC-DC降壓電路。這四部分電路和處理器組成一個完整的掉電檢測和保護電路。

圖1 掉電檢測電路框架圖

三、LM393比較器電路運用

LM393比較器電路如圖2所示，圖中比較器IN-輸入端VCC_4V4是MP1542升壓電路的輸出，IN+輸入端是系統(tǒng)的5V電壓，當VIN-> VIN+時，比較器輸出低電平；當VIN-< VIN+時，比較器輸出高電平。

圖2 LM393比較器電路

四、MP1542升壓電路運用

MP1542升壓電路如圖3所示，系統(tǒng)通過LM393的比較器電路控制著升壓電路的使能：

系統(tǒng)上電后，比較器兩端輸入大小如下：VIN- < VIN+，因此比較器輸出高電平信號，其中V_DET信號接入MP1542的負反饋端，V_DET為高電平時拉低電路的輸出，達到不使能升壓電路的效果；

系統(tǒng)斷電后，5V系統(tǒng)電壓快速下降，比較器兩端輸入大小如下：VIN- > VIN+，因此比較器輸出低電平信號，V_DET為低電平時，根據(jù)公式：Vout=[(12/5)+1]*1.25，MP1542的電路輸出4.25V，達到使能升壓電路的效果。

圖3 MP1452電路

五、掉電檢測保護電路的電源波形和工作過程

為了更直觀的理解掉電檢測保護電路的作用，我們繪制了系統(tǒng)工作的電源波形圖，如圖4所示，掉電電路的四個部分電路分別在不同的時間發(fā)揮著不同的作用。

圖4 系統(tǒng)電源波形圖

當5V電源供電時，5V電壓促使三極管開關電路導通，LM393比較器的高電平輸出讓MP1542升壓不工作，為超級電容提供只進不出的充電環(huán)境（電容充滿后兩端電壓為4V），系統(tǒng)的常用4.2V電源是5V通過MP2315降壓電路獲得。

當系統(tǒng)斷電時，LM393比較器的低電平信號使能MP1542電路，為超級電容提供放電回路（電容電壓有8-10S時間穩(wěn)定在2.5-4V，MP1542最低輸出電壓2.5V），電容電壓通過MP1452電路升到4.2V，作為處理器的備用供電電源，在開啟備用電源之時，LM393比較器也給處理器發(fā)出了一個低電平報警信號，如圖2所示，PD_DETC信號直接輸出給處理器，處理器檢測到此信號馬上做出保存數(shù)據(jù)等一系列關閉系統(tǒng)的應急操作。

此電路使用時需要注意：超級電容兩端電壓未達到2.5V之前，掉電檢測保護電路不能正常工作，所以電容充電的時間需要把控，超級電容的充電公式：t =（C * V）/I，C為超級電容的額定容量，V為超級電容工作電壓，I為充電電流，超級電容充電所需時間不能太長，會影響系統(tǒng)的性能。

上述文章闡述的電路就是一種非常實用的系統(tǒng)掉電檢測和保護電路，此電路可以讓嵌入式系統(tǒng)避免突然掉電時丟失數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，有效的提高了產(chǎn)品的可靠性。