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，將會丟失數據存儲器（RAM）里的數據，沖掉前期工作的所有信息。為了在突然掉電時能夠保持數據存儲器（RAM）的數據，保證單片機系統穩定、可靠地工作，數據信息處理的安全，雖然單片機主電源里有大容量濾波電容器，當掉電時，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，要求一旦市電發生瞬間斷電時，必須要有一種電源能在小于10ms的時間內重新送電，確保單片機系統正常運行，這一任務就由UPS 來完成。電源系統瞬時掉電所產生的干擾會造成單片機的計算錯誤和數據丟失，有了UPS可以使單片機系統連續可靠地工作。單片機系統除使用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鎘鎳電池四節串聯，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。