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單雙電源處理器上電復位功能及門限電壓的選擇

作者: 時間:2010-11-23 來源:網絡 收藏

  這些設計者沒有考慮電網欠壓情況的影響。如果發(fā)生電網欠壓,可能會工作在一個低于其最低保證工作下,但暫時仍然在POR門限以上(低于它POR就會發(fā)出)。當在這樣的范圍內工作時,可能會發(fā)生錯誤操作。

  不同于在允許的范圍內的門限,第二種方法更適合于那些可能存在較大干擾和噪聲的系統(tǒng)。因為POR門限和電源電壓分開的比較遠。正如前面已提到的,這種方法也允許更寬的電源容差。

  MAX6381中整個溫度范圍內門限范圍在2.85V至3.0V的型號可用于此種設計,因為門限低于處理器允許電壓范圍的底線(圖3b)。此時還可以使用一個比圖3中容差更寬的電源。

  有時候,設計者會將電源的額定電壓設置在靠近處理器允許范圍的底線處,目的是降低功率消耗。這種做法很有效,因為功率消耗正比于電源電壓的平方。假定處理器允許電壓范圍為3.0V至3.6V,3.15V ±2%的電源是可取的,如果在連接電源到處理器的通路上,在連接器和導線上沒有顯著的電壓降的話。如果噪聲電平足夠低,不會引起錯誤觸發(fā)的話,門限電壓在2.85V至3.0V范圍的MAX6381 POR是一個合適的

  確定POR門限電壓—雙電源處理器

  除了3.3V電源,如果處理器還需要另一路電源(例如一個1.8V核電源),這種設計可能就需要能夠監(jiān)視兩路電壓的POR了。這種類型的POR只有在兩路電源都超過了POR的兩個對應的門限,并且規(guī)定的延時周期已經過去以后才會撤消??赏瑫r監(jiān)視兩路、三路和四路電壓的POR都可找到。

  同樣的方法適用于多電源或單電源的監(jiān)視。對于雙電源的情況(例如3.3V和1.8V),設計者可以選擇POR的兩個門限都高于或低于處理器的最低保證工作電壓。同樣,設計者也可以使監(jiān)視3.3V I/O電源的門限低于保證工作電壓,而使用于1.8V核電源的另一個門限在保證工作電壓之上。很多設計者優(yōu)選后一種策略,因為很多時候處理器內核比起I/O來,對于電源電壓低落所造成的問題更為敏感。

  內核電源電壓始終在隨著時間的推移而降低,因此降低POR門限電壓成為必須。MAX6736系列中的器件無需外接電阻可提供低至788mV的門限,加上外接電阻還可低至488mV。這種門限電壓足以監(jiān)視最先進的內核電源。

  對于低成本系統(tǒng),很多電路設計者選擇只監(jiān)視3.3V電源,如果1.8V電源是由它得到的話。他們認為如果3.3V電源到達正常電壓的話,1.8V電源也會。對于要求較高可靠性的系統(tǒng),設計者通常是選擇監(jiān)視兩路電源。

  手動

  有時候,當電源電壓仍在容差以內,而用手動方式去觸發(fā)一次復位也很有用。這項不僅被用于調試和最終測試,當處理器鎖定時這個也很有用—它使處理器重新啟動,而不必關掉電源。這種對于那些處理器永不掉電的產品尤其有用。它還被通用于那些不關掉處理器電源,只是喚醒/掛起處理器的on/off開關中。

  盡管來自于I/O線的邏輯信號、看門狗定時器或電源失效輸出常被用于觸發(fā)手動復位,按鈕開關經常也被用來觸發(fā)手動復位。被按下時,這種類型的開關通常會有反彈,打開、閉合很多次方可穩(wěn)定下來。所以,大多數手動復位輸入都包含有去抖動電路,對按鈕開關引起的振鈴不響應。

  分立的POR和處理器內置的POR

  使用由電阻和電容構成的分立式POR (圖4a)是一種比較危險的做法。這種POR輸出緩慢的上升和下降時間會給許多處理器帶來問題—尤其是那些復位輸入中沒有包含施密特觸發(fā)器以及具有雙向復位引腳的處理器。增加一個施密特觸發(fā)器對于前一種情況有效,但也帶來了成本、空間和啟動問題。

  

圖4. 分立式R/C POR (圖4a)對于多數應用來講沒有足夠的可靠性。有些情況下,增加一個二極管(圖4b)可糾正電源快速循環(huán)的問題,并改善電路性能。

  圖4. 分立式R/C POR (圖4a)對于多數應用來講沒有足夠的可靠性。有些情況下,增加一個二極管(圖4b)可糾正電源快速循環(huán)的問題,并改善電路性能。

  當電源時,如果上升時間相對于POR時間常數比較緩慢時,此時采用分立式POR會產生另一個問題。處理器可能會在電源沒有穩(wěn)定之前就脫離復位態(tài)。為防止出現這個問題,R/C電路的時間常數需要增加。另外,有些具有內置POR的處理器制造商也建議,如果速度緩慢,要在復位輸入端增加一個R/C (再加一個二極管,如下所述)。

  如果電源在后遭遇一次干擾,R/C電路會將這個干擾濾掉,這樣就阻止了復位的發(fā)生。而且,如果電源下跌,處理器復位引腳上的電壓仍會高于其VIH,使復位無法產生。這種情況甚至有可能發(fā)生在電源跌至處理器最低保證工作電壓以下的時候。這是因為復位引腳的VIH通常低于處理器的最低保證工作電壓。如果電源被關掉然后又迅速打開又會引發(fā)另外一個問題—再次上電之前電容器可能沒有足夠的時間放電。

  增加一個二極管(圖4b),R/C電路有可能響應干擾,一旦有干擾出現,二極管會迅速對電容放電。干擾必須足夠大才可將復位引腳上的電壓拉低到VIL (最小)。此外,前面所提到的不含二極管R/C電路的問題仍會困擾該電路。不過,很多時候,二極管的確能夠解決電源迅速關斷-打開所產生的問題。

  采用集成的POR在多數設備中能夠解決多數問題,這種器件不會產生前面所述的那些問題。

  使用處理器集成的POR也會產生一些困難。這種POR經常會遭遇精度差和較低電壓下出現的一些問題。而且,許多內部POR被設定為只在上電時提供復位,而在電網欠壓期間,電源電壓的輕微跌落不會引發(fā)復位。有些制造商建議增加分立電路來適應這種情況。

  最后,對于內部POR,在多組電源供電的系統(tǒng)中還會有另外的問題。例如,你可能會遭遇這樣的問題,內部POR的延時適合于自身的處理器,但卻不能適應上電更慢的外部電路(例如存儲器)。這種情況下,解決方案之一是,采用一個同時監(jiān)視處理器和外部電路電源,具有更長延遲時間的外部POR。

  電源失效和欠壓信號

  包含電源失效或欠壓信號的監(jiān)控電路可警告處理器,電網欠壓或電源失效即將發(fā)生。當這些信號中的任意一個中斷處理器時,處理器進入一個掉電子程序。在這個子程序中,處理器中止當前的活動,并在POR復位處理器之前備份重要的數據。

  為產生電源失效信號,監(jiān)控器的電源失效比較器監(jiān)視未穩(wěn)壓的直流電壓(或某些上游的穩(wěn)定電壓)。這個電壓被送入調節(jié)器,并用來產生為處理器和監(jiān)控電路供電的電源。未穩(wěn)定電壓會在調節(jié)器輸出電壓之前跌落,因為調節(jié)器的輸出電容會維持其輸出電壓(圖5)。因此,未穩(wěn)定電壓的跌落預示著調節(jié)器電壓可能會發(fā)生跌落。檢測這個跌落并中斷處理器,使處理器在被復位之前進入掉電子程序,如果電源電壓的跌幅足夠大的話。

  

圖5. MAX6342內的電源失效比較器通過監(jiān)視未穩(wěn)定直流電源的跌落,產生電源失效信號(PFO-bar)。

  圖5. MAX6342內的電源失效比較器通過監(jiān)視未穩(wěn)定直流電源的跌落,產生電源失效信號(/PFO)。



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