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上电复位与相关监控功能

上电复位与相关监控功能

点击数:7304 次   录入时间:03-04 11:40:50   整理:http://www.55dianzi.com   电工文摘
图4. 分立式R/C POR (图4a)对于多数应用来讲没有足够的可靠性。有些情况下,增加一个二极管(图4b)可纠正电源快速循环的问题,并改善电路性能。
图4. 分立式R/C POR (图4a)对于多数应用来讲没有足够的可靠性。有些情况下,增加一个二极管(图4b)可纠正电源快速循环的问题,并改善电路性能。

当电源上电时,如果上升时间相对于POR时间常数比较缓慢时,此时采用分立式POR会产生另一个问题。处理器可能会在电源没有稳定之前就脱离复位态。为防止出现这个问题,R/C电路的时间常数需要增加。另外,有些具有内置POR的处理器制造商也建议,如果上电速度缓慢,要在复位输入端增加一个R/C (再加一个二极管,如下所述)。

如果电源在上电后遭遇一次干扰,R/C电路会将这个干扰滤掉,这样就阻止了复位的发生。而且,如果电源下跌,处理器复位引脚上的电压仍会高于其VIH,使复位无法产生。这种情况甚至有可能发生在电源跌至处理器最低保证工作电压以下的时候。这是因为复位引脚的VIH通常低于处理器的最低保证工作电压。如果电源被关掉然后又迅速打开又会引发另外一个问题―再次上电之前电容器可能没有足够的时间放电。

增加一个二极管(图4b),R/C电路有可能响应干扰,一旦有干扰出现,二极管会迅速对电容放电。干扰必须足够大才可将复位引脚上的电压拉低到VIL (最小)。此外,前面所提到的不含二极管R/C电路的问题仍会困扰该电路。不过,很多时候,二极管的确能够解决电源迅速关断-打开所产生的问题。

采用集成的POR在多数设备中能够解决多数问题,这种器件不会产生前面所述的那些问题。

使用处理器集成的POR也会产生一些困难。这种POR经常会遭遇精度差和较低电压下出现的一些问题。而且,许多内部POR被设定为只在上电时提供复位,而在电网欠压期间,电源电压的轻微跌落不会引发复位。有些制造商建议增加分立电路来适应这种情况。

最后,对于内部POR,在多组电源供电的系统中还会有另外的问题。例如,你可能会遭遇这样的问题,内部POR的延时适合于自身的处理器,但却不能适应上电更慢的外部电路(例如存储器)。这种情况下,解决方案之一是,采用一个同时监视处理器和外部电路电源,具有更长延迟时间的外部POR。

电源失效和欠压信号

包含电源失效或欠压信号的监控电路可警告处理器,电网欠压或电源失效即将发生。当这些信号中的任意一个中断处理器时,处理器进入一个掉电子程序。在这个子程序中,处理器中止当前的活动,并在POR复位处理器之前备份重要的数据。

为产生电源失效信号,监控器的电源失效比较器监视未稳压的直流电压(或某些上游的稳定电压)。这个电压被送入调节器,并用来产生为处理器和监控电路供电的电源。未稳定电压会在调节器输出电压之前跌落,因为调节器的输出电容会维持其输出电压(图5)。因此,未稳定电压的跌落预示着调节器电压可能会发生跌落。检测这个跌落并中断处理器,使处理器在被复位之前进入掉电子程序,如果电源电压的跌幅足够大的话。

图5. MAX6342内的电源失效比较器通过监视未稳定直流电源的跌落,产生电源失效信号(PFO-bar)。
图5. MAX6342内的电源失效比较器通过监视未稳定直流电源的跌落,产生电源失效信号(PFO-bar)。

如果无法检测未稳定电压(或一个上游的稳定电压),处理器仍有可能收到一个电源即将失效的告警。提供欠压信号输出的监控器可已提供这个信号,当被监视电源电压跌落至某个略高于复位门限的电平时(例如高150mV)这个信号变为有效。因此,欠压信号可用来警告处理器,电源电压将有可能跌落到使POR产生复位的电平。此时,和电源失效比较器发出信号时一样,预见到POR将发出复位(由于电网欠压或电源失效),处理器备份重要数据。

电压排序和电压跟踪

大多数双电源供电的处理器在数据手册中规定了加电顺序。有些器件象MAX6819/MAX6820能够以正确的顺序对电源进行排序。如果处理器加电顺序不正确,处理器可能会锁定、错误地初始化或长期运行的可靠性下降。有时,多种不同的电源电压并不是在本地产生(例如 ,它们可能来自于主系统总线,一个外购的模块,或者一个不包含使能和power-OK引脚等便于排序的信号的电源)。这种情况下,上电和断电顺序将难于控制或预知,因此,有必要采用电压排序IC。当不同的阻性和容性负载影响到不同电源的开启和关闭时间时,会使电源的上电和掉电顺序无法预知,此时也有必要采用这种IC。

MAX6741/MAX6744提供了一种独特的方法对两组电源进行排序。这些器件的工作原理是,首先让其中一路电源上电。然后,经过一定延迟后,发出power-OK信号使第二组电源脱离关端模式并开始上电。两组电源均完成上电并经历了另外一段时间延迟后,MAX6741/MAX6744撤销复位信号。

有些处理器要求两组电源在上电过程中彼此跟踪。对于这种要求,MAX5039/MAX5040能够将两组电压钳制在一起,从而实现跟踪,直到较低电压的一组电源到达其最终电压。在这一点,电压较高的电源被释放,并继续上升到其最终电压。

复位顺序

当一个电路中包含两个处理器时,常常需要其中一个处理器先于另一个脱离复位状态。原先,设计者采用将两个POR连接在一起的方式满足此要求。第一个POR的输出同时控制着第一个处理器的复位和第二个的手动复位输入。第二个POR的输出复位第二个处理器(或者,有些情况下是存储器)。现在,用于此任务的、具有时间交错的复位输出的双POR已经面市(图6)。这些POR只要发现主电源电压(图6中为3.3V)跌落至内部设定的门限以下即可发出两路复位输出(从POR的触发略微提前一点)。一旦电源恢复到门限以上,两路复位输出中的一路在其定时器计满后撤销(图6中的RESET1)。对于第二个POR,启动其定时器和撤销其输出需满足两个条件:RESET1必须被撤销;第二个POR所监视的从电源电压必须高于由外部电阻所设定的门限。如果两个处理器由同一电源供电,RSTIN2可直接连到电源,不必再使用分压器。

图6. 通过监视为两个处理器供电的电源,该电路使主处理器先于从处理器脱离复位状态。
图6. 通过监视为两个处理器供电的电源,该电路使主处理器先于从处理器脱离复位状态。

对于图6中所示的MAX6392,第二个POR输出总是在第一个之后脱离复位。事实上,它脱离复位的时间,是由第一路复位输出撤销开始计算的。这样,图6电路迫使从处理器在主处理器已开始工作后才脱离复位。第二POR的延迟时间可通过增加电容来加以延长。

如果需要排序三个处理器,可以考虑DS1830。该器件内的三个POR分别工作于10ms、50ms和100ms的最短复位时间(从电源电压越过POR门限计起)。通过单一逻辑引脚可将这些复位时间倍增二或五倍。

结语

选择合适的微处理器监控器并使其正确的工作尽管看上去非常简单,但在实践中有许多方面的问题需要周全的考虑。对于上电复位即是如此。为电源和POR门限选择正确的电压和容差需要仔细的考虑。还有,适应处理器需求的许多新器件非常值得考虑,例如多电压复位,复位排序,电源排序以及电压跟踪等。

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