電源監(jiān)測(cè)IC在法拉電容掉電保護(hù)辦法中的應(yīng)用

1、電源監(jiān)測(cè)IC在法拉電容掉電保護(hù)辦法中的應(yīng)W布號(hào)：（9816-UATWW-MWUB-WUNNINNULDQQTY英聯(lián)電子電源監(jiān)測(cè)IC在法拉電容掉電保護(hù)方案中的應(yīng)用 摘要：隨著智能化儀器儀表的普及，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)對(duì)用戶(hù)的重要性越來(lái)越強(qiáng)，確保系統(tǒng)在掉電 時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)的保存日益成為用戶(hù)比較關(guān)注的問(wèn)題，本文介紹一種利用電源檢測(cè)IC和法拉電 容組合方式實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)掉電保護(hù)方案，該方案對(duì)于提高智能儀表穩(wěn)定性和可靠性，以及應(yīng) 對(duì)復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境有較大幫助。1關(guān)于法拉電容法拉電容又稱(chēng)“超級(jí)電容”，是一種介于電池和普通電容之間的無(wú)源儲(chǔ)能元件，既有 電容的大電流快速充放電特性，又有電池的儲(chǔ)能特性，可反復(fù)充放電數(shù)十萬(wàn)次。相對(duì)于備用電

2、池，法拉電容優(yōu)勢(shì)比較明顯，首先是法拉電容可根據(jù)需求被充電至任意 電位，并可以完全釋放；其次是可以快速充電；最后是支持循環(huán)充放電數(shù)十萬(wàn)次，大大超 過(guò)電池壽命?；诜ɡ娙莸奶厥鈨?yōu)勢(shì)，在越來(lái)越多的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中被用作后備電容來(lái)替代電池，作 為掉電保護(hù)的一種手段。隨著目前智能儀表的發(fā)展，掉電保護(hù)的需求也越來(lái)越多。2掉電保護(hù)方案設(shè)計(jì)在一般的測(cè)量系統(tǒng)中，都會(huì)要求系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有確保掉電時(shí)數(shù)據(jù)不丟失的功 能，以便再重新上電時(shí)能夠完好保存數(shù)據(jù)，保障系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作以及避免掉電造成的信 息流失。常用的掉電方式一般分為三種：一、利用不間斷電源供電，該辦法成本高體積 大，不適合小型系統(tǒng)；二、采用E:PROM保存數(shù)

3、據(jù)，受限于數(shù)據(jù)讀寫(xiě)次數(shù)，應(yīng)用較少；三、 采用備份電池，在系統(tǒng)掉電后完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)動(dòng)作。本文主要介紹利用法拉電容來(lái)實(shí)現(xiàn)的第 三種掉電保護(hù)方案。利用法拉電容實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)（見(jiàn)下圖），主方案中主要有三部分組成：1）掉電監(jiān)測(cè) 電路（電源監(jiān)測(cè)IC, UM809） ； 2）法拉電容效能提高電路；3）法拉電容充放電控制電 路。對(duì)于法拉電容的掉電保護(hù)應(yīng)用，目前有兩種實(shí)現(xiàn)方式，見(jiàn)下圖一和圖二。圖一離線式掉電保護(hù)圖二在線式掉電保護(hù)掉電保護(hù)原理圖一所示電路，當(dāng)法拉電容被充電到額定值之后，有控制電路切斷充電通道，此時(shí)法 拉電容作為后備電源不參與系統(tǒng)正常工作。當(dāng)系統(tǒng)掉電或處于欠壓狀態(tài)時(shí)（該狀態(tài)由電源 監(jiān)測(cè)IC監(jiān)控，并發(fā)出掉

4、電信號(hào)給MCU）,供電通道被切換至法拉電容一端，通過(guò)效能提高 電路（通常是BOOST電路）來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的供電，完成保護(hù)操作。該方式的缺點(diǎn)是供電切 換過(guò)程會(huì)引起電壓不穩(wěn)（有供電切換），容易引起意外系統(tǒng)斷電。圖二所示電路，在法拉電容充電到額定值之后，系統(tǒng)持續(xù)由主供電電路和法拉電容同 時(shí)供電。當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)（由監(jiān)測(cè)IC監(jiān)控狀態(tài)），法拉電容保持對(duì)系統(tǒng)供電狀態(tài)，另外監(jiān) 測(cè)IC輸出的掉電信號(hào)會(huì)要求MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)動(dòng)作，完成保護(hù)操作。該方式能保持系統(tǒng) 供電穩(wěn)定，但會(huì)降低系統(tǒng)的電源利用率和法拉電容使用壽命。關(guān)鍵電路（1）電壓監(jiān)測(cè)電路電壓監(jiān)測(cè)電路在整個(gè)掉電保護(hù)過(guò)程為核心部分，通過(guò)對(duì)主系統(tǒng)供電電源的電壓監(jiān)測(cè)， 一

5、方面為法拉電容提供最低充電門(mén)限電壓，另一方面給MCU發(fā)出掉電信號(hào)，由MCU控制供 電切換，數(shù)據(jù)保存或效能提高電路的開(kāi)關(guān)。上海英聯(lián)電子低功耗電壓監(jiān)測(cè)產(chǎn)品UM809 （下圖三），是一款超低功耗的電源供電監(jiān) 控電路，廣泛應(yīng)用于微處理器的電源掉電預(yù)警，在供電電源電壓下降到低于預(yù)設(shè)的閾值電 壓時(shí)，該電路會(huì)發(fā)出一個(gè)復(fù)位信號(hào)，在電源電壓上升至閾值電壓時(shí)，復(fù)位信號(hào)保持 140mso UM809主要特性：支持寬工作電壓：1. OvlOv典型靜態(tài)電流：3uA電壓降至l.Ov時(shí)，保持正確的邏輯輸出無(wú)外部元件3腳小封裝支持S0T23和SC70140ms復(fù)位脈寬，Push-Pull輸出寬溫度范圍：-40°C105°C圖三UM809內(nèi)部框圖（2）充放電控制電路因?yàn)榉ɡ娙莸膬?nèi)阻較小，充電時(shí)如果前端不做充電限流控制，極易引起交大的沖擊 電流，損壞供電系統(tǒng)。所以在法拉電容掉電保護(hù)方案中，需要進(jìn)行充電限流和恒流放電電 路作控制。（3）效能提高電路能效提高電路主要是BOOST電路，用來(lái)確保法拉電容在放電過(guò)程電壓持續(xù)降低不對(duì)系 統(tǒng)供電造成影響。（4）開(kāi)關(guān)切換切換電路主要功能是在系統(tǒng)掉電觸發(fā)之后，由MCU控制供電方式由原有的主供電系統(tǒng) 切換至法拉電容，通常由一選二的PowerSwitch實(shí)現(xiàn)。3后記鑒于掉電保護(hù)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的日益重要性，目前在很多應(yīng)用場(chǎng)合，尤