專利名稱：一種使微處理器可靠復(fù)位的供電控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種在恒流或限流供電線路中給微處理器供電的控制裝置，屬電子控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，嵌入低功耗微處理器(MCU)的探測器在測量和報警電路中得到了廣泛的應(yīng)用，其中大多采用總線工作方式，最常見的是兩總線方式。為了在這兩條總線上掛接更多的監(jiān)測部件、傳輸更遠(yuǎn)的距離，就要求測量和報警部件功耗要小并采用恒流供電方式。由于探測器在完成不同工作時消耗的電流差別很大，如光電感煙探測器不同瞬間的電流消耗可以從幾百微安到幾百毫安，為了平抑這種電流的變化，探測器中要有大容量的儲能元件。這些儲能元件的存在使得探測器中的微處理器的供電電壓的上升和下降沿拉長，致使微處理器有時不能及時進入正常工作狀態(tài)并導(dǎo)致非易失存儲器的數(shù)據(jù)混亂或丟失。由于微處理器控制的非易失存貯器的數(shù)據(jù)的丟失主要發(fā)生在微處理器的上電和掉電過程中，因此就要求供電電壓有較快的上升速率和下降速率。與此同時，為了在上電和掉電過程中微處理器被正確的復(fù)位，微處理器的復(fù)位控制端/MCLR也要進行適當(dāng)?shù)目刂?，即在微處理器的電源電壓VDD未達(dá)到微處理器的最小允許工作電壓之前的上升期間，/MCLR應(yīng)為復(fù)位電平；在微處理器掉電時，在VDD降到微處理器的最小允許工作電壓之前，/MCLR就應(yīng)進入復(fù)位電平。常用的做法是在微處理器的VDD、VSS、/MCLR端連接一個RC復(fù)位控制電路，但是由于RC復(fù)位控制電路產(chǎn)生的復(fù)位電平完全依賴VDD，使微處理器的復(fù)位不可靠。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型用于解決在上電或掉電情況下、因供電電壓不正常而令微處理器數(shù)據(jù)丟失的問題、以提供一種在恒流或限流條件下、能當(dāng)開即通、當(dāng)關(guān)即斷、使微處理器可靠復(fù)位的供電控制器。
解決上述問題的方案是這樣的一種使微處理器可靠復(fù)位的供電控制器，它設(shè)有兩條總線、一個恒流或限流元件1和一個儲能電路2，并設(shè)有模擬開關(guān)電路3、壓控電路4、模擬開關(guān)自保持電路5、穩(wěn)壓電路6和復(fù)位控制電路8；所述總線串接恒流或限流元件1后的輸出端為BB和B-，儲能電路2跨接于輸出端BB和B-之間，輸出端BB與模擬開關(guān)電路3的輸入端相連接，模擬開關(guān)電路3的輸出端DD與穩(wěn)壓電路4的輸入端連接，穩(wěn)壓電路4的輸出端CC與微處理器7的VDD端相連接，模擬開關(guān)電路3中設(shè)有調(diào)整管，調(diào)整管由驅(qū)動管控制，驅(qū)動管的輸出端AA接復(fù)位控制電路8的控制端，后者的輸出信號接至微處理器7的/MCLR端；模擬開關(guān)自保持電路5的輸出端接模擬開關(guān)電路3的控制端，壓控電路4的一端接于模擬開關(guān)電路3的輸入端，另一端也接于模擬開關(guān)3的控制端，總線B-接各電路的地端；復(fù)位控制電路8由三極管T3、二極管D1、D1、電阻R6、R7、R8、電容C3組成，三極管T3的集電極接微處理器7的復(fù)位端/MCLR、并經(jīng)電阻R8接電源CC端，發(fā)射極接B-端，基極經(jīng)串接的二極管D1、電阻R7接恒流或限流元件1的輸出端BB，并經(jīng)二極管D2接模擬開關(guān)電路3的驅(qū)動管的輸出端AA，電阻R6為基極的下偏置電阻，電容C3并接在集電極和發(fā)射極之間。
上述使微處理器可靠復(fù)位的供電控制器，所述模擬開關(guān)電路3由三極管T1、T2、電阻R1、R2、R5組成，所述三極管T1為調(diào)整管，T2為驅(qū)動管，T1的發(fā)射極接BB端，集電極為模擬開關(guān)的輸出端，基極經(jīng)電阻R2接三極管T2的集電極，三極管T2的發(fā)射極接總線B-，電阻R1為三極管T1的基極偏置電阻，電阻R5為三極管T2的基極偏置電阻；所述壓控電路4由穩(wěn)壓器件Z1和電阻R3組成，穩(wěn)壓器件Z1的陰極接模擬開關(guān)電路3的BB端，陽極經(jīng)電阻R3接模擬開關(guān)電路3中三極管T2的基極。
上述使微處理器可靠復(fù)位的供電控制器，模擬開關(guān)自保持電路5由穩(wěn)壓器件Z2、電阻R4和電容C2組成，穩(wěn)壓器件Z2串接電阻R4后一端接輸出端DD，另一端接三極管T2的基極，電容C2并接在穩(wěn)壓器件Z2上。
上述使微處理器可靠復(fù)位的供電控制器，所述穩(wěn)壓器件Z1、Z2為穩(wěn)壓管、穩(wěn)壓模塊、發(fā)光二極管或普通二極管。
上述使微處理器可靠復(fù)位的供電控制器，所述儲能電路由儲能電容C1和穩(wěn)壓管Z3并聯(lián)組成。
上述使微處理器可靠復(fù)位的供電控制器，所述復(fù)位控制電路[8]中的三極管T3可采用場效應(yīng)管Q。
按照本實用新型制作的微處理器供電控制器，可以在電路保持恒流或限流的條件下，能給出較快的電壓上升速率和瞬時大電流，使微處理器(MCU)正常得電，而在需要停止供電時，當(dāng)供電電壓降低到低于規(guī)定數(shù)值時，使電源迅速切斷，從而確保微處理器(MCU)無論上電或掉電，均不會處于臨界狀態(tài)而產(chǎn)生數(shù)據(jù)混亂的故障，換言之，它使微處理器的復(fù)位準(zhǔn)確、及時、可靠。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠，當(dāng)開即通、當(dāng)關(guān)即斷，可用于各類低電壓、低頻率、低電流的監(jiān)測或報警系統(tǒng)中。


圖1是本實用新型的電原理框圖；圖2是本實用新型的電原理圖；圖3是另一種復(fù)位控制電路的電原理圖；圖4是第三種復(fù)位控制電路的電原理圖。
具體實施方式
從圖1、圖2中可以看出，在給微處理器(可選用PIC16FXXX)供電的線路中設(shè)有恒流源1，它向電路提供低電流(例如300微安)的恒定電流。給儲能電路2充電。儲能電路2由儲能電容C1和并聯(lián)的穩(wěn)壓管Z3組成，儲能電容C1的作用是平抑電流的波動，穩(wěn)壓管Z3是為了限制儲能電容C1上的電壓，當(dāng)然也可不要而只用儲能電容C1。為了達(dá)到迅速通斷的目的，本實用新型設(shè)有由模擬開關(guān)電路3、壓控電路4、模擬開關(guān)自保持電路5和復(fù)位控制電路8組成的控制電路。
模擬開關(guān)電路3接于儲能電路2和穩(wěn)壓電路6之間，控制電路的通斷。圖2、3顯示的模擬開關(guān)電路3由三極管T1、T2組成。電阻R3、R4是三極管T2的基極上的偏置電阻，它的一端接三極管T2的基極，另一端分別接壓控電路4的穩(wěn)壓器件Z1和模擬開關(guān)自保持電路5的穩(wěn)壓器件Z2，電阻R5是三極管T2的下偏置電阻。
壓控電路4由穩(wěn)壓器件組成，穩(wěn)壓器件可選用穩(wěn)壓模塊、穩(wěn)壓管、發(fā)光二極管或普通二極管等等，本實施例選用穩(wěn)壓管Z1。其作用是穩(wěn)壓、它是確定模擬開關(guān)電路3上電開啟甄別電壓Uz1的的關(guān)鍵部件。
模擬開關(guān)自保持電路5由穩(wěn)壓器件Z2和電容C2并聯(lián)組成，穩(wěn)壓器件也可以選用穩(wěn)壓模塊、穩(wěn)壓管、發(fā)光二極管或普通二極管，本實施例選用發(fā)光二極管。穩(wěn)壓器件Z2的作用也是穩(wěn)壓。當(dāng)電源掉電時，它是確定模擬開關(guān)電路3掉電關(guān)斷時的甄別電壓Uz2的關(guān)鍵部件。但是這個電壓要低于穩(wěn)壓管Z1提供的電壓。電容C2的作用是提高開關(guān)的速度。
穩(wěn)壓電路6接在微處理器和模擬開關(guān)電路3之間，以進一步穩(wěn)定電路電壓?？蛇x用HT71XX。
圖3是另一種復(fù)位控制電路8的電路圖，它與圖2的區(qū)別僅在于用場效應(yīng)管Q代替了圖2中的三極管T3，場效應(yīng)管可選用JFET。
圖4顯示的是采用絕緣柵場效應(yīng)管的另一種復(fù)位控制電路，由絕緣柵場效應(yīng)管Q、電阻R8、電容C3組成，場效應(yīng)管Q的柵極接模擬開關(guān)電路3中的三極管T2的集電極AA，場效應(yīng)管Q的漏極接微處理器的復(fù)位控制端/MCLR，源極接微處理器的VSS端，電阻R8接在場效應(yīng)管的漏極上，電容C3跨接在源極和漏極之間。
本實用新型的工作過程是這樣的總線B+、B-經(jīng)恒流或限流器件1給儲能電容C1充電。當(dāng)儲能電容C1上的電壓Uc1超過穩(wěn)壓元件Z2上的電壓時，T2導(dǎo)通，隨之T1導(dǎo)通，模擬開關(guān)電路3導(dǎo)通。這一開通值取決于穩(wěn)壓元件Z2、電阻R3、R5和T2確定的開啟甄別電壓Uz1。電容C2使模擬開關(guān)3的開啟加速，因而模擬開關(guān)3的輸出電壓UO1有較快的上升沿，迅速給微處理器正常供電?？偩€斷電之后，儲能電容C1上的電壓Uc1緩慢下降，當(dāng)?shù)陀诜€(wěn)壓元件Z1上的電壓時，Z1截止，不能再給三極管T2提供偏置電壓，Uc1只有通過發(fā)光二極管Z2，電阻R4、R5分壓給T2提供基極偏置電壓，使其仍然保持導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)Uc1繼續(xù)下降，其值降到發(fā)光二極管Z2、電阻R4、R5及三極管T2的be結(jié)確定的掉電關(guān)斷甄別電壓Uz2時，T2截止，導(dǎo)致T1截止，模擬開關(guān)3斷開。在此過程中電容C2起加速這一過程的作用。選擇這個電壓值的依據(jù)是微處理器的正常工作電壓加上線性穩(wěn)壓器的最小壓降。
電路的復(fù)位控制如下當(dāng)裝置上電時，總線B+、B-接通電源，儲能電容C1上的電壓緩慢上升，在其電壓值未達(dá)到壓控電路確定的開啟甄別電壓Uz1之前(開啟甄別電壓Uz1由壓控電路控制，當(dāng)電阻R5的壓降等于0.65V時，Z1的穩(wěn)壓值加上R3和R5的壓降之和就是開啟甄別電壓Uz1)，模擬開關(guān)電路不導(dǎo)通，T2截止，復(fù)位控制電路中的T3導(dǎo)通，微處理器的復(fù)位端/MCLR處于復(fù)位電平。當(dāng)儲能電容C1上的電壓Uc1上升到模擬開關(guān)的開啟甄別電壓Uz1(由壓控電路控制)之后，模擬開關(guān)導(dǎo)通，微處理器開始上電，同時復(fù)位控制電路的T3截止，復(fù)位電容C3充電，使微處理器可靠復(fù)位。在模擬開關(guān)導(dǎo)通之后，模擬開關(guān)自保持電路立即使模擬開關(guān)電路3的T2進一步導(dǎo)通，維持T1繼續(xù)導(dǎo)通。模擬開關(guān)自保持電路和壓控電路一樣，實際上都是一個電源電壓甄別電路。穩(wěn)壓管Z3的穩(wěn)壓值Uz3，電壓Uz1和模擬開關(guān)自保持電路的甄別電壓Uz2滿足下面的要求Uz3＞Uz1＞Uz2，且Uz2應(yīng)大于或等于穩(wěn)壓電路的輸出電壓UO，而UO應(yīng)大于或等于微處理器的最小工作電壓。當(dāng)模擬開關(guān)已經(jīng)導(dǎo)通且Uc1超過其掉電關(guān)斷甄別電壓Uz2時，模擬開關(guān)自保持電路5將使模擬開關(guān)電路中的T2維持導(dǎo)通。掉電關(guān)斷甄別電壓Uz2是模擬開關(guān)自保持電路來確定的，設(shè)計時應(yīng)使儲能電路中的充電電容C1的最高充電電壓(當(dāng)有穩(wěn)壓管Z3時，就是Z3的穩(wěn)壓值Uz3)大于壓控電路甄別電壓Uz1。
當(dāng)裝置掉電時，儲能電容C1上的電壓緩慢下降，當(dāng)其低于模擬開關(guān)自保持電路確定的掉電關(guān)斷甄別電壓時(此電壓應(yīng)大于微處理器的最低工作電壓)，模擬開關(guān)被關(guān)斷，T2截止，復(fù)位控制電路中的T3迅速導(dǎo)通，復(fù)位電容C3放電，微處理器處于復(fù)位狀態(tài)。因此，不論上電還是掉電，上述電路都可使微處理器可靠復(fù)位，處于正常工作狀態(tài)。
本實用新型可以用在恒流或限流工作的電路中，這種電路中的耗電部件在正常狀態(tài)下平均耗電較小，而在上電后的某一瞬間不但要有較大的耗電，而且還要求有較快的電壓上升速率，而在掉電時，又要求盡快地切斷電源，帶有微處理器的智能傳感器就是這類用電器件。為此，在本實用新型的總線B+輸入處接有一個恒流或限流元件，這種恒流或限流元件有多種選擇，例如由精密穩(wěn)壓器TL431和外圍三極管、電阻組成的恒流電路，其輸出電流僅與電壓Vref和電阻有關(guān)，I＝V/R；由精密電壓基準(zhǔn)芯片REF01和低噪聲運放器OPA111組成的恒流電路，運放器接成電壓跟隨器，同相輸入端與REF01的輸出端之間的電壓為10V基準(zhǔn)電壓，輸出電流為I＝10/R，R為上述兩端之間的串聯(lián)電阻。
權(quán)利要求1.一種使微處理器可靠復(fù)位的供電控制器，它設(shè)有兩條總線、一個恒流或限流元件[1]和一個儲能電路[2]，其特征在于它還設(shè)有模擬開關(guān)電路[3]、壓控電路[4]、模擬開關(guān)自保持電路[5]、穩(wěn)壓電路[6]和復(fù)位控制電路[8]；所述總線串接恒流或限流元件[1]后作為輸出端BB，儲能電路[2]跨接于輸出端BB和B-之間，輸出端BB與模擬開關(guān)電路[3]的輸入端相連接，模擬開關(guān)電路[3]的輸出端DD與穩(wěn)壓電路[4]的輸入端連接，穩(wěn)壓電路[4]的輸出端CC與微處理器[7]的VDD端相連接，模擬開關(guān)電路[3]中設(shè)有調(diào)整管，調(diào)整管由驅(qū)動管控制，驅(qū)動管的輸出端AA接復(fù)位控制電路[8]的控制端，后者的輸出信號接至微處理器[7]的/MCLR端；模擬開關(guān)自保持電路[5]的輸出端接模擬開關(guān)電路[3]的控制端，壓控電路[4]的一端接于模擬開關(guān)電路[3]的輸入端，另一端接于模擬開關(guān)[3]的控制端，總線B-接各電路的地端；所述復(fù)位控制電路[8]由三極管T3、二極管D1、D1、電阻R6、R7、R8、電容C3組成，三極管T3的集電極接微處理器[7]的復(fù)位端/MCLR、并經(jīng)電阻R8接電源CC端，發(fā)射極接B-端，基極經(jīng)串接的二極管D1、電阻R7接恒流或限流元件[1]的輸出端BB，并經(jīng)二極管D2接模擬開關(guān)電路[3]的T2的輸出端AA，電阻R6為基極的下偏置電阻，電容C3并接在集電極和發(fā)射極之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使微處理器可靠復(fù)位的供電控制器，其特征在于所述模擬開關(guān)電路[3]由三極管T1、T2、電阻R1、R2、R5組成，所述三極管T1為調(diào)整管，它的發(fā)射極接BB端，集電極為模擬開關(guān)的輸出端，基極經(jīng)電阻R2接三極管T2的集電極，三極管T2的發(fā)射極接總線B-，T2的輸出端(集電極)同時去控制復(fù)位電路8，電阻R1為三極管T1的基極偏置電阻，電阻R5為三極管T2的基極偏置電阻；所述壓控電路[4]由穩(wěn)壓器件Z1和電阻R3組成，穩(wěn)壓器件Z1的陰極接模擬開關(guān)電路[3]的BB端，陽極經(jīng)電阻R3接模擬開關(guān)電路[3]中三極管T2的基極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的使微處理器可靠復(fù)位的供電控制器，其特征在于所述模擬開關(guān)自保持電路[5]由穩(wěn)壓器件Z2、電阻R4和電容C2組成，穩(wěn)壓器件Z2串接電阻R4后一端接三極管T1的集電極，另一端接三極管T2的基極，電容C2并接在穩(wěn)壓器件Z2上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使微處理器可靠復(fù)位的供電控制器，其特征在于所述穩(wěn)壓器件Z1、Z2為穩(wěn)壓管、穩(wěn)壓模塊、發(fā)光二極管或普通二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的使微處理器可靠復(fù)位的供電控制器，其特征在于所述儲能電路由儲能電容C1和穩(wěn)壓管Z3并聯(lián)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的使微處理器可靠復(fù)位的供電控制器，其特征在于所述復(fù)位控制電路[8]中的三極管T3采用場效應(yīng)管Q。
專利摘要一種使微處理器可靠復(fù)位的供電控制器，屬控制技術(shù)領(lǐng)域，用于解決在上電或掉電情況下、因供電電壓不正常而令微處理器數(shù)據(jù)丟失的問題。其技術(shù)方案是，它由儲能電路、模擬開關(guān)電路、壓控電路、模擬開關(guān)自保持電路、復(fù)位控制電路組成，其中，壓控電路為穩(wěn)壓器件，模擬開關(guān)自保持電路由穩(wěn)壓器件和電容并聯(lián)組成，穩(wěn)壓器件Z1和Z2控制模擬開關(guān)的通斷，后者的輸出給微處理器供電，復(fù)位控制電路與模擬開關(guān)電路和微處理器連接，控制微處理器的復(fù)位控制端/MCLR。本實用新型能給出較快的電壓上升速率和瞬時大電流以滿足微處理器正常復(fù)位的需要，而在掉電時，又能迅速切斷電源，保證斷電時也不丟失數(shù)據(jù)，復(fù)位準(zhǔn)確、可靠。
文檔編號G06F1/30GK2650214SQ200320111228
公開日2004年10月20日 申請日期2003年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月17日
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