用复位发生器和电压监控器来避免故障

[日期:2008-05-06]
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  针对监控器选择电压监控阈值

  在图1中,CPU内部电压指定为1V±5%。监控器监控阈值应设置成1V-5%=0.95V。设置后,当VCC-CPU内部电压低于0.95V时,监控器集成电路产生低电压中断信号。5个被监控电压中的任何一个低于对应的电压阈值时,图1中的监控器集成电路激活CPU中断信号。

  电压监控精度

  对于图1中的监控器,2%的0.95V阈值精度意为可以在任何点激活CPU中断信号,从0.95V+2%至0.95V-2%(0.97V至0.93V)。使用监控器集成电路时,监控器阈值应该设置在0.97V,防止处理器工作在低于其可容忍的电平。然而,这个设置限制了DC-DC转换器容限。通常精度为1%的监控器提供最佳的解决方案。

  监控故障检测延时

  测量故障检测延时指从电源电压降到低于监控器的阈值至监控器指明故障的输出时间。然而在故障检测延时期间,电源电压继续下降。延时越长,在报告故障的时刻电源电压越低。因此,故障检测延时应该尽可能的短(最佳为数十微秒)。

  用Power Good信号监控电源电压

  DC-DC转换器的PG(PowerGood)信号指明了电压已经到达了其电压的近似90%。在图2所示的电路,所有的PG信号和手动复位信号都连接到PLD(可编程逻辑器件)。PLD产生CPU复位信号、中断CPU,通过逻辑方程关闭Flash写信号。这种方法还经常用来实现电源定序。

  优点:PLD对复位、中断的产生,以及关闭Flash写信号有很大的灵活性,能有效地进行电源定序。因为这个电路独立于DC-DC转换器的输出电压,它可以作为标准的解决方案用于各种应用。

  缺点:电压监控的精度问题。在大多数转换器里,PG电路的阈值精度在5%和10%之间。由于这个容限差错,不可能监控5%的电压变化。

  此外,这种方法不能监控输入电压。因此在电路板上电压关闭的过程中不能为微处理器提供充分的时间。

  监控输入电压

  图3展示了监控电路使用低成本复位发生器只监控输入电压。不对DC-DC转换器进行监控。

  这个方法的优点是为电压监控提供低成本解决方案,在开启和关闭电源时处理复位产生。这个方法的缺点是无法确定电路板上其余的电源是否工作正常。因此,不能防止差错,例如由于任何电路板上DC-DC转换器的故障而引起破坏Flash数据。

  用含有ADC的微处理器监控电源

  图4的电路中,用含有集成了ADC的微处理器来监控和产生复位。微处理器中的电压监控软件代码用ADC来轮流测量每个电源电压,把存储的电压阈值和数字代码相比较,以确定电源是否有差错。电压监控软件通常用5到10毫秒的时间对中断信号做出响应。

  这个方法的优点是具有灵活性,能精确地设置电压监控阈值(仅限于ADC解决方案)。此外,相同的方法可以作为标准用于各种设计,因为能通过软件对电路板进行特殊的设置。

  这个方法的缺点是:故障检测太慢,通常需要外部的带隙参考来满足精度的要求。

  故障检测中的主要延时是由于引入监控,大约要5~10ms的时间。监控软件也要加入一些延时,因为时序监控和平均要求。大多数DC-DC转换器有故障时,或者关闭电源时,电压下降到可接受的范围之下大约要2~5ms。5~10ms的故障检测延时太慢,只留给处理器一个很短的时间来进行处理。

  在大多数微控制器中,用ADC监控电压的片上参考电压的容限误差为2%~4%,因此需要外部集成电路的参考电压的监控精度提高到1%左右。

  监控器和复位产生电路的实例

  图5为可编程电源管理器件,LatticePOWR607用于监控输入电压和电路板上产生的电压。POWR607能监控多达6个电压,使用12微秒的故障检测延时片上可编程阈值比较器。典型的电压阈值精度是0.5%。比较器的输出连接到片上PLD。用PLD实现的逻辑产生控制信号。可编程定时器产生持续一段时间的脉冲复位信号。POWR607是在系统可编程的,配置存储在片上E2CMOS存储器中。

 



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来源:电子产品世界
作者:
录入: Joliy

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