Детекторы просадок напряжения питания

October 16, 2012 by admin Комментировать »

   BOD (Brown-Out Detector) — это детектор, который следит за колебаниями напряжения питания МК и генерирует сигнал сброса при его значительных «просадках». Такие узлы часто называют «супервизорами» или «мониторами питания».

   Детекторы BOD разделяются на внутренние и внешние. Считается, что внутренний аппаратный узел BOD, имеющийся в современных моделях МК Atmel AVR, Microchip PIC, обеспечивает достаточную надёжность и ему можно доверять автоматическую перезагрузку устройства при аварии. Однако иногда требуется выставить нестандартный порог срабатывания детектора или подстраховаться «на всякий пожарный случай». В таких ситуациях применяют отдельный узел внешнего BOD, собранный на транзисторах или микросхемах.

   Промышленностью выпускаются следующие типы микросхем BOD:

   • трёхвыводные супервизоры с однотактным выходным каскадом. Они содержат на выходе п—р—^-транзистор, включённый по схеме с общим эмиттером, и внутренний «pull-up» резистор;

   • трёхвыводные супервизоры с выходным каскадом, имеющим открытый коллектор или открытый сток без нагрузочного «pull-up» резистора;

   • трёхвыводные супервизоры с двухтактным выходным каскадом. Они формируют уровни «rail-to-rail», близкие к напряжению Усс и GND;

   • четырёхвыводные супервизоры, совмещённые с элементами начального сброса POR (Power-On-Reset) или со сторожевым таймером Watch-Dog;

   • многовыводные мониторы питания, содержащие одновременно узлы BOD, POR и Watch-Dog.

   На Рис. 4.3, а…д показаны схемы подключения узлов BOD, собранных на «россыпи» элементов, а на Рис. 4.4, а…п — на микросхемах супервизоров.

   

   Рис. 4.3. Схемы подключения узлов BOD, выполненных на «россыпи» элементов:

   а) резисторы Rl, R2 должны иметь точность ±1%. Сопротивление резистора R3 должно быть примерно в три раза меньше, чем у внутреннего «pull-up» резистора МК. Резистор R4 можно заменить перемычкой, если не используется адаптер программирования ISP;

   б) напряжение BOD определяется порогом срабатывания стабилитрона VD1 и напряжением перехода «база — эмиттер» транзистора VT1. В рабочем состоянии транзистор открыт и на вход сброса МК поступает ВЫСОКИЙ уровень. При снижении напряжения питания ниже порога, транзистор закрывается (R1, R2) и МК сбрасывается НИЗКИМ уровнем от резистора R3

   в) питание МК пилообразным напряжением для проверки устойчивости срабатывания узла BOD. Сигнал «пилы», снимаемый с обкладок конденсатора С1, имеет частоту 2…3 Гц (зависит от типа «мигающего» светодиода HL1) ц может использоваться в качестве синхронизирующего для других трактов устройства;

   г) аналогично Рис. 4.3, б, но с более крутыми фронтами импульса сброса за счёт триггера Шмитта, собранного на транзисторах VTI, VT2. Пороговое напряжение BOD задаётся стабилитроном VD1 и напряжением «база — эмиттер» транзистора VT1

   д) светодиод HL1 индицирует напряжение +5 В и одновременно осуществляет функцию внешнего BOD при «просадках» питания. Порог срабатывания подбирается резистором R1, чтобы при напряжении питания +3…+3.5 В на входе RES гарантированно был НИЗКИЙ уровень (зависит от конкретного МК).

   

   Рис. 4.4. Схемы подключения микросхем супервизоров питания к МК (начало):

   д) супервизор DA1 (фирма Microchip) формирует на выходе «Out» логические уровни НИЗКОГО уровня и ВЫСОКОГО уровня. Порог срабатывания BOD зависит от модификации микросхемы DAI (цифры «ххх» в названии) и выбирается из ряда напряжений: 2.7; 3.0; 3.15; 4.5; 4.6; 4.75; 4.85 В. Перемычка SI временно удаляется при программировании, иначе канал ISP не сможет сформировать сигнал RES. Замена DAI — МСР112;

   е) супервизор DAI (фирма Microchip) имеет выход с открытым стоком. Это позволяет физически не отключать адаптер ISP при программировании. Порог срабатывания BOD зависит от модификации микросхемы супервизора (цифры «ххх» в названии) и выбирается из ряда напряжений: 1.95; 2.4; 2.7; 2.9; 3.0; 3.15; 4.5; 4.75 В. Замена DAI- МС33064;

   ж) супервизор DA1 (фирма Maxim/Dallas) имеет на выходе транзисторный ключ и «pull-up» резистор сопротивлением 3.5…7.5 кОм. Дополнительно в супервизор встроена схема мониторинга состояния кнопки SB1. При её нажатии автоматически вырабатывает импульс сброса длительностью 150 мс, который шунтирует «дребезг» контактов кнопки. Наличие схемы мониторинга не позволяет подключать напрямую к МК адаптер ISP, поскольку его сигналы будут восприниматься как нажатие кнопки. Порог срабатывания BOD зависит от модификации микросхемы DA1 (цифры «хх» в названии) и выбирается из ряда напряжений: 4.0; 4.25; 4.5 В;

   з) супервизор DA1 (фирма Microchip) имеет двухтактный выходной каскад. Резистор R1 необходим для развязки от цепей адаптера ISP. Конденсатор C1 устраняет ложные срабатывания супервизора DA1 в условиях сильных помех. Подобный конденсатор можно устанавливать и в других аналогичных схемах;

   и) резисторы R1 R2, обеспечивают гистерезис порога срабатывания супервизора DA1 (фирма ON Semiconductor), имеющего выход с открытым стоком;

   к) нажатие кнопки SB1 вызывает формирование на выходе супервизора DA 1 одиночного импульса сброса длительностью 140…280 мс, свободного от «дребезга» контактов; О

   

   Рис. 4.4. Схемы подключения микросхем супервизоров питания к МК (окончание):

   л) длительность импульса сброса супервизора DA 1 (фирма National Semiconductor) регулируется конденсатором С1. Достоинство — низкое собственное потребление тока DA1

   м) развязка микросхемы супервизора DA1 и адаптера программирования ISP через логический элемент DDL Для ТТЛ-логики следовало бы ещё поставить резистор как на Рис. 3.16, з;

   н) подключение детектора BOD DA 1 (фирма Maxim/Dallas) к уже существующей цепи сброса VDI, Rl, CL Резистор R1 в данной схеме может отсутствовать, т.к. внутри микросхемы DA1 уже находится свой «pull-up» резистор сопротивлением 3.75…6.25 кОм;

   о) DA1 — это регулируемый стабилизатор напряжения (фирма National Semiconductor), используемый для питания МК. Стабилизатор имеет встроенный детектор «просадок» выходного напряжения. При снижении напряжения больше, чем на 5%, вырабатывается сигнал НИЗКОГО уровня на выводе 5. Этот сигнал поступает в МК, который и принимает решение о целесообразности программного «самосброса». Схема рассчитана на МК с широким диапазоном питания;

   п) многофункциональный монитор питания выполнен на микросхеме DA1 фирмы TelCom Semiconductor. Для его нормальной работы требуется, чтобы МК (или другой цифровой узел) периодически генерировал контрольные импульсы на линии «Watch-Dog».

   

Источник:
Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты