單片計算機掉電保護設計

1 引言

單片計算機（簡稱單片機）在工作時，因某種原因造成突然掉電，將會丟失數(shù)據(jù)存儲器（RAM）里的數(shù)據(jù)，沖掉前期工作的所有信息。為了在突然掉電時能夠保持數(shù)據(jù)存儲器（RAM）的數(shù)據(jù)，保證單片機系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地工作，數(shù)據(jù)信息處理的安全，雖然單片機主電源里有大容量濾波電容器，當?shù)綦姇r，單片機靠貯存在電容器里的能量，一般能維持工作半個周期（10ms）左右。為此，要求一旦市電發(fā)生瞬間斷電時，必須要有一種電源能在小于10ms的時間內(nèi)重新送電，確保單片機系統(tǒng)正常運行，這一任務就由UPS 來完成。電源系統(tǒng)瞬時掉電所產(chǎn)生的干擾會造成單片機的計算錯誤和數(shù)據(jù)丟失，有了UPS可以使單片機系統(tǒng)連續(xù)可靠地工作。單片機系統(tǒng)除使用UPS外，下面介紹一種行之有效的后備電源。

通過理論和實踐證明，當供電電壓由5V下降到45V時單片機通常均能正常運行，但電壓再往下跌落時，單片機就不能繼續(xù)正常運行。在一般情況下 CPU、CMOS、TTL電路將因電源電壓跌落而首先不能正常運行，RAM在電壓跌落到比較低時尚能工作。因為單片機使用的主電源均有大容量電容，所以在主電源失電時，如果按放電曲線在下跌到單片機能正常運行工作的最低電壓之前，把后備電源接上便能保持單片機正常運行。

2 掉電保護電路原理

掉電保護電源轉(zhuǎn)換特性如圖1所示。

圖中A后備電源最低電壓銜接點，t=tA

Vi1正常工作電壓

Vi2最低工作電壓

后備電源的配置如圖2所示。

后備電源B為125V鎘鎳電池四節(jié)串聯(lián)，通過二極管D與主電源隔離。如果輸出電流大，在主電源輸出電壓下降到不能及時銜接后備電源時（t電容C放電回路的等效電路如圖3所示。

圖中Ri1單片機輸入阻抗

Ri2主電源輸出阻抗

放電時間常數(shù)T=R·CR

R=(Ril·Ri2)/(Ril+Ri2)

若想延遲放電時間，則可加大電容C的容量。

3 結(jié)語

單片機掉電保護電路是多種多樣的，所采用的元器件和電路形式千差萬別，但是有一點必須得到保證，那就是當主電源電壓下跌到單片機系統(tǒng)不能正常工作之前，后備電源必須接通，以確保單片機正常運行。