高可靠性掉電保護電路設計

2.1芯片主要特點

• 精確的4.65V監控；
• 上電、掉電、不正常低壓供電產生復位輸出；
• 100ms，1.6s 或可調看門狗計時器；
• １μA待機電流；
• 備用電池電源切換；
• 芯片使能信號的在線選通；
• 電源故障報警。

ADM691為16腳DIP和SO封裝，引腳如圖１所示。各引腳功能如下：

（1）V_BATT備份電池輸入；

圖1ADM691引腳

（3）VCC輸入電源電壓+5V；

（2）VOUT輸出電源電壓。當大于VBATT且高于復位門限值時，VOUT接到VCC；當VCC低于VBATT且低于復位門限時VOUT接到VBATT；

（4）GND地；

（5）BATTON電池接通輸出。當VOUT接到VBATT時為高；

（6）電源故障輸出。VCC降到復位門限以下時，變低，這個輸出可用來產生一個不可屏蔽的電源故障中斷；

（7）OSCIN外部復位和看門狗時鐘輸入。OSC SET接低電平時調節復位和看門狗時間，OSC SET浮空時OSCIN亦浮空，使復位時間為50ms，看門狗時間為1.6s；

（8）OSCSET內外時鐘選擇；

（9）PFI電源故障輸入。當輸入小于1.3V時，變低。

（10）電源故障輸出。選擇適當的電阻將VCC分壓送入PFI，使VCC降到4.8V（高于復位電平150mV）時產生低跳變，觸發非屏蔽中斷，可以利用VCC降到復位電平4.65V之前的這段時間，保存一些必要的參數； （11）WDI看門狗觸發輸入。WDI保持不變，時間超過設定時間，則變低,復位有效,利用此功能可有效防止系統死機,增強抗干擾能力。

（12）RAM芯片使能輸出。在有效期間，保持高電平，以禁止對RAM的選通；無效期間,復制，保證對RAM的正常讀寫；

（13）RAM芯片片選輸入。μP產生的使能信號先接，經復制后再接RAM的片選，以保證系統正常工作時對RAM的正常讀寫，在復位期間禁止對RAM的操作，保護RAM中的數據；

（14）看門狗輸出。WDI電平保持不變超過設定時間，將輸出低電平；

（15）負復位輸出。當VCC下降至復位門限電壓（4.65V）以下，有效時，輸出低電平；當VCC由低電平上升至高于復位門限電平，還將保持低電平50ms。在有效期間，一直為高電平； （16）RESET正復位輸出。

2.3ADM691復位時序

ADM691的復位時序如圖2所示。

圖2ADM691復位時序

圖3MCS-51系統掉電保護電路原理圖

76C88是CMOS型的RAM芯片，其容量為8Kbit，它有兩個片選端和CS2，只有為低電平同時CS2為高電平時才能對它進行操作。因此將CS2接ADM691的輸出端，同時寫允許信號通過ADM691的使能控制輸入端和輸出端，間接從MCS-51的引入，保證在系統復位期間不能讀寫，有效地保護了76C88中的數據。結合圖2ADM691的復位時序，圖3的電路工作原理分析如下：

上電過程：當Vcc從0V上升到復位門限4.65V時，輸出仍將維持有效電平50ms，以保證電源電壓正常后系統的有效復位。有效期間76C88的CS2處于低電平，即片選信號無效，保證上電過程中片內數據不被改寫。當V_CC大于V_BATT時，V_OUT自動切換到與V_CC相接，76C88轉由V_CC供電。

正常工作：在此狀態下，CS2為高電平，通過ADM691的使能電路復制，系統能對76C88進行讀寫操作。為提高系統的可靠性，在應用程序中插入看門狗觸發指令，即P1.7的置位/復位指令，當程序正常執行時經常觸發WDI。在程序“跑飛”超過1.6s不能觸發看門狗時，RESET變高使系統復位。在此期間V_CC通過二極管D₁、電阻R₁給后備電池充電。

掉電過程：當V_CC從正常電壓下降到復位門限4.65V時，立即有效，CS2變成低電平，76C88進入保護狀態。保證掉電過程中片內數據不被改寫。當V_CC小于V_BATT時，V_OUT自動切換到與V_BATT相接，76C88轉由后備電池供電。

對多數應用系統，上電復位后程序從頭開始即能滿足要求，但對某些系統如由多道工序組成的流水線控制系統，突然停電后再來電時應接著原來的工序往下執行，這就要求計算機記錄停電瞬間的系統參數，重新來電時根據記錄的參數繼續往下執行。利用ADM691的電源報警功能，能方便地達到這一目的。分析圖3可知適當調節R₄，當V_CC下降到4.80V時，產生負跳變，向單片機發中斷請求，V_CC從4.8V降到4.65V有幾個毫秒的時間，足夠單片機執行幾百條甚至上千條指令，利用這段時間在中斷服務程序中保護斷點及實時參數。重新來電后轉返斷點繼續執行。

（a）主程序流程

（b）電源報警中斷服務程序流程

圖４　軟件流程圖

4結束語

將系統復位與掉電保護結合起來，能有效的解決RAM保護與系統復位不協調引起的系統工作不穩定現象，以ADM691微處理器監控電路構成的單片機掉電保護電路，在電腦加油機等系統中應用表明，效果十分理想。