一种高可靠性的复位电路

2006-05-07 15:49:58来源: 电子技术应用

复位电路的一些基本功能和一些常见的复位电路。提出了单片UP监控芯片MAX706在系统复位电路中的应用方法。介绍了在80kV绝缘油测试仪中应用的高可靠性复位电路

电源为5V±5%,即4.75~5.25V。由于微机电路是时序数字电路,它需要稳定的时钟信号,因此在电源上电时,只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时,复位信号才被撤除,微机电路开始正常工作。

微机电路在工作中受到干扰后,容易出现CPU程序“跑飞”而盲目运行甚至出现死机现象。此时复位信号有效,使微机系统重新恢复正常运行。这种监视CPU运行的电路称为WATCHDOG电路。

1 几种常见的复位电路

下面给出一些资料中介绍的复位电路。图1为一微分电路,当电源Vcc上电时,因电容C两端电压不能突变,所以RES OUT在上电时会有一段时间为高电平,复位有效。持续一段时间后,复位撤除,微机开始工作。该电路唯一优点是电路简单。但它有很多缺点:(1)当Vcc电压不足4.75V时,RES OUT也可能已撤除,因为它没有Vcc检测电路。(2)因是微分电路,容易引入高频干扰。(3)当CPU出现死机时,该电路不能引起复位,不具备WATCHDOG的功能。

图2是图1的改进型,使用时R11<>C12。它克服了图1电路中的缺点(2),但是仍然有缺点(1)和(3)。

图3是一种可靠的复位电路,由四部分组成:

(1)或非门U1、U2与R1、R2、C3构成高低电平相间的矩形波振荡电路。当U3的输出端Q=H时,复位信号无效,当Q=L时,复位信号有效。复位信号有两个,是为了适应不同的CPU及接口芯片。

(2)Vcc检测电路。U4与R3、R4、R5、Z1等构成Vcc检测电路,只要Vcc<4.75V,那么比较器同相端电压V2<2.5V,输出V7=L,U3的CLR=L,则Q=L,U5的输出由U5的13脚决定,因该脚是矩形波信号,故经取非后输出也是矩形波信号,此时复位信号有效。

    (3)R8、C1构成延时电路。当Vcc>4.75V时,最初一段时间内,因C1电压不突变,故U3的CLR=1,复位信号有效。这段时间是为了保证微机系统的晶振稳定振荡后才允许CPU工作。

(4)U3、R9、C2与PULSE IN构成CPU运行监视单元,即WATCHDOG电路。U3是一单稳态触发电路芯片,在电源正常后,引脚2、3为高电平,引脚1为输入信号PULSE IN。该信号由CPU提供,只要在时间T(T由R9、C2决定)内有负脉冲出现,则U3输出Q端一直为高电平。此时或非门U5的输出端一直为低电平,复位信号无效。若在时间T内没有负脉冲出现,则U3输出Q端为低电平,U5的输出由其此脚13决定,复位有效。在电源正常后CPU开始运行,程序中具有这样的功能:在时间T内使PULSE IN产生一个负脉冲,只要程序正常运行,就不会产生复位。一旦当CPU运行脱离正常流程,则没有负脉冲产生。在超过时间T后Q端变为低电平,复位信号有效,使CPU重新接预定程序运行。此电路虽然工作可靠,但电路比较复杂。

2 基于MAX706的单片UP监控电路

随着新器件的出现,电路的简化成为可能,而且性能稳定、功能齐全。目前,微机控制系统中越来越广泛地应用单片UP监控电路。如MAXIM公司的MAX706芯片,使用起来就很方便。

MAX706简化了图3的设计,减少了器件个数,所构成的电路性能更可靠。MAX706提供如下四种功能:

(1)上电、掉电以及降压情况下的复位输出。

(2)独立的看门狗输出。如果在1.6s内看门狗输入端未被触发,看门狗输出将变为低电平。

(3)1.25门限检测器,用于电源故障报警、低电池检测或+5V以外的电源的监控。

(4)低电平有效的人工复位输出。

MAX706在电源电压低于4.40V的情况下产生复位脉冲,此器件有8脚的DIP和SO两种封装形式,管脚如图4。

图5是一种以MAX706为核心的复位电路。这个复位电路具有上电掉电及降压复位功能和看门狗功能。

上电掉电复位功能由芯片本身提供,而看门狗功能则由该电路保证。在程序执行中,保证在1.6s内PX.X发出一负脉冲,在正常运行时,RESET信号不会有铲。如果程序跳飞盲目运行,那么1.6s内没有负脉冲,RESET信号有效。

3 一种高可靠的复位电路

以MAX706为核心的复位电路在实现应用中具很高的可靠性,目前得到了广泛的应用。但在一些特殊场合,如强干扰环境中,此电路不能可靠工作而需要改进,笔者在研制80kV绝缘油耐压测试仪中遇到此问题。在测试过程中,需要有一个可调的高压电压,该电压加在绝缘油杯两端,电压从零逐步上升,当油在任意时刻击穿时,当前电压值即为油的绝缘值。该耐压测试仪由图6所示的几个主要部分组成。

系统核心是AT89C51,高压产生电路的工作过程是由CPU控制的步进电机带动自耦变压器产生0~220V交流电压,然后交流电压经1:400变化的高压变化器产生0-88kV的高压。当绝缘油在任意时刻击穿时,高压切断。此时,由高压采集电路采集并记录前击穿电压值。经LCD液晶屏显示结果。为确保系统稳定可靠的运行,我们起初使用了图5所示的复位电路。但在系统中存在3种情况的干扰源:

(1)电机启停干扰源。在电机启停时,由于电机线圈的感性负载所引起的空间干扰影响到MAX706正常运行,解决办法是在MAX706的Vcc与GND之间及PFI与GND之间各加一滤波电容,有效滤除了因空间干扰则引起的Vcc与PFI中的尖脉冲,这样可使MAX706可靠地工作。

(2)80kV静电干扰。解决办法是通过光电耦合器把高压部分与低压电路隔离,事实证明这种方法是有效的。

    (3)大电流关断所引起的电磁干扰。由于高压变压器的变比为1:400,当绝缘油击穿时,高压切断,击穿电流大约10MA左右,则高压变压器的初级线圈电流大约4A。当初级供电电流切断时,由于大电流的突变而引起强电磁干扰。当高压切断时,实验中发现液晶显示器工作不正常。由于系统总线与液晶屏总线相连,故液晶显示器不正常状态影响到整个系统,使CPU处于不正常状态,即使系统复位后,CPU仍然无法正常工作。只有在液晶屏掉电一段时间再上电后,液晶屏才能恢复正常的工作状态。所以当高压切断的,我们设计了液晶屏的断电保护电路,如图7所示。图中,U1为双路D触发器74HC74,U5为单片UP监控芯片MAX706,J1继电器控制高压的闭合与断开,J2继电器控制液晶显示器的掉电及上电。U1、U3、U3、U4等构成高压击穿复位电路,U5及外围电路构成系统复位电路。此复位电路实现了上电复位和击穿复位以及WATCHDOG功能。

启动时,P1.6为低电平,P1.4发出一负脉冲,则触发器CD端也出现一段负脉冲。此时Q=L,J1高压断电器闭合,高压接通。当高压击穿时,GYXH端为低电平,或者当电机正转到满足位时,P1.6变为高是电平,则触发器SD=L,Q=H,高压控制继电器切断,同时U4的输出产生一个高电平脉冲。高电平宽度由时间常数T=C3R2决定,在U4输出高电平期间,J2动作,其常闭接点断开,切断液晶屏供电电源。经时间T后,U4输出低电平,液晶屏供电正常。

由分析可知,图7复位电路提供了上电复位和WATCHDOG复位功能,同时在绝缘油击穿时实现了对液晶屏的保护。

经实际应用表明,该电路具很高的可靠性,在强干扰环境中,能够保证微机电路可靠工作,同时实现了复位电路的各项功能。

关键字:复位电路  WATCHDOG  MAX706  高可靠性复位电路

编辑:赵思潇 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/jkdl/200605/4612.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
复位电路
WATCHDOG
MAX706
高可靠性复位电路

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved