CN2662330Y - 使微处理器可靠复位的cmos电路供电控制器 - Google Patents

Abstract

一种使微处理器可靠复位的CMOS电路供电控制器，属电子控制技术领域。用于解决在上电或掉电情况下，因供电电压不正常而令微处理器数据丢失和复位不可靠的问题。其技术方案是，它由储能电路、模拟开关电路、压控电路、模拟开关自保持电路、复位控制电路组成，其中，压控电路、模拟开关自保持电路由运放器组成电源电压甄别电路，模拟开关电路由场效应管组成控制复位控制电路的导通，复位控制电路与模拟开关电路和微处理器连接，控制微处理器的复位控制端/MCLR。本实用新型能给出较快的电压上升速率和瞬时大电流以满足微处理器正常复位的需要，而在掉电时，又能迅速切断电源，保证断电时也不丢失数据，复位准确、可靠。

Description

使微处理器可靠复位的CMOS电路供电控制器

技术领域

本实用新型涉及一种在恒流或限流供电线路中给微处理器供电的控制装置，属控制技术领域。

背景技术

当前，嵌有低功耗微处理器(MCU)的探测器在测量和报警电路中得到了广泛的应用，其中大多采用总线工作方式，且最常见的是两总线方式。为了在两条总线上挂接更多的监测部件、传输更远的距离，就要求测量和报警部件功耗要尽可能小并采用恒流供电方式。由于探测器在完成不同工作时消耗的电流差别很大，如光电感烟探测器不同瞬间的电流消耗可以从几百微安到几百毫安，为了平抑这种电流的变化，探测器中要有大容量的储能元件。这些储能元件的存在使得探测器中的微处理器的供电电压的上升和下降沿拉长，致使微处理器有时不能及时进入正常工作状态，并导致非易失存储器的数据混乱或丢失。由于数据的丢失主要发生在微处理器的上电和掉电过程中，因此就要求供电电压有较快的上升速率和下降速率。与此同时，为了在上电和掉电过程中微处理器被正确的复位，微处理器的复位控制端/MCLR也要进行适当的控制，即在微处理器的电源电压VDD在未达到微处理器的最小允许工作电压之前的上升期间，/MCLR应为复位电平；在微处理器掉电时，在VDD降到微处理器的最小允许工作电压之前，/MCLR也应进入复位电平。常用的做法是在微处理器的VDD、VSS、/MCLR端连接一个简单的RC复位控制电路，但是由于RC复位控制电路产生的复位电平完全依赖VDD，使微处理器的复位不可靠。虽然可以使用专门的复位电路，但是将增加功耗和线路成本，如果能在给微处理器供电的装置中增加一个简单的复位控制电路并采用低功耗的CMOS专用集成电路，必将受到用户的欢迎。

发明内容

本实用新型用于克服在上电或掉电情况下、因供电电压不正常而令微处理器数据丢失的缺陷、以提供一种在恒流或限流条件下、能当开即通、当关即断、使微处理器可靠复位的CMOS电路供电控制器。

解决上述问题的方案是这样的：

一种使微处理器可靠复位的CMOS电路供电控制器，它设有两条总线、一个恒流或限流元件1和一个储能电路2，并设有模拟开关电路3、压控电路4、模拟开关自保持电路5、稳压电路6和复位控制电路8；所述总线串接恒流或限流元件1后的输出端为BB和B-，储能电路2跨接于输出端之间，输出端BB与模拟开关电路3的输入端连接，模拟开关电路3的输出端与稳压电路6的输入端相接，稳压电路6的输出端为电源CC端，接微处理器7的VDD端，模拟开关电路3中的驱动管的输出端接复位控制电路8的控制端，后者的输出信号接至微处理器7的/MCLR端；模拟开关自保持电路5的输出端接模拟开关电路3的控制端G2，压控电路4的输出端接模拟开关电路3的控制端G1，输出端总线B-接微处理器的VSS端；

所述复位控制电路8由场效应管T5、电阻R12、电容C3组成，场效应管T5的漏极接复位端/MCLR，并经电阻R12接微处理器7的电源正端VDD，源极接VSS，栅极接模拟开关电路3的驱动管的输出端AA，电容C3跨接在漏极和源极之间。

上述使微处理器可靠复位的CMOS电路供电控制器，所述压控电路4由恒流元件IS2、运放器Y1、电阻R1、R2、R3组成，串接的电阻R2、R3接电源BB端和B-端，其串接点接运放器Y1的同相端，反相端通过恒流元件IS2和电阻R1提供基准电压，输出端接模拟开关电路3的控制端G1。

上述使微处理器可靠复位的CMOS电路供电控制器，所述模拟开关电路3由场效应管T1、T2、T3、电阻R4、R5组成，其中，驱动场效应管T2、T3的源极并联后接总线B-，T2、T3的漏极并联后经电阻R5接场效应管T1的栅极，T1的源极接输出端BB，漏极为输出端DD，T2的栅极接所述压控电路4的输出端，T3的栅极接模拟开关自保持电路5的输出端，电阻R4为场效应管T1的栅极偏置电阻。

上述使微处理器可靠复位的CMOS电路供电控制器，所述模拟开关自保持电路5由恒流元件IS3、运放器Y2、电阻R6、R7、R8组成，串接的电阻R6、R7接电源DD端和B-端，其串接点接运放器Y2的同相端，反相端通过恒流元件IS3和电阻R8提供基准电压，输出端接模拟开关电路3的控制端G2。

上述使微处理器可靠复位的CMOS电路供电控制器，所述场效应管T3用两个电阻R13、R14代替，电阻R13、R14的一端并接于场效应管T2的栅极，另一端分别作为控制端G1、G2。

上述使微处理器可靠复位的CMOS电路供电控制器，所述稳压电路6由恒流元件IS4、运放器Y3、场效应管T4、电阻R9、R10、R11组成，恒流元件IS3和电阻R9串接后接电源DD端和B-端，其串接点提供基准电压，接运放器Y3的反相端，同相端接于电阻R11、R10的串接点上，串接的电阻接于电源CC端和B-端，运放器Y3的输出端接场效应管T4的栅极，T4的源极和漏极分别接电源DD端和CC端。

上述使微处理器可靠复位的CMOS电路供电控制器，所述储能电路2为储能电容C1和稳压管Z1并联组成。

上述使微处理器可靠复位的CMOS电路供电控制器，所述场效应管T1、T4为绝缘栅P沟道管，T2、T3、T5为绝缘栅N沟道管。

采用这种低功耗CMOS器件制作的有供电与复位电路的微处理器供电控制器，可以在电路保持恒流或限流的条件下，能给出较快的电压上升速率和瞬时大电流使微处理器(MCU)正常得电，而在需要停止供电时，当供电电压降低到低于设定数值时，使电源迅速切断，从而确保微处理器(MCU)无论上电或掉电，均不会处于临界状态而产生数据混乱，同时微处理器的复位准确、及时、可靠。本实用新型结构简单，动作可靠，当开即通、当关即断，可用于低电压、低频率、低电流的监测或报警系统中。

附图说明

图1是本实用新型的电原理框图；

图2是本实用新型的电路图；

图3是模拟开关电路3的另一种驱动电路。

具体实施方式

从图1、图2中可以看出，在给微处理器供电的线路中设有恒流源1，它向电路提供低电流(例如300微安)的恒定电流。恒流源1接储能电路2，由它向储能电路2充电。储能电路2由储能电容C1和并联的稳压管Z1组成，储能电容C1的作用是平抑电流的波动，稳压管Z1是为了限制储能电容C1上的电压，当然也可不要Z1而只用储能电容C1。为了达到迅速通断的目的，本实用新型设有由模拟开关电路3、压控电路4、模拟开关自保持电路5、复位控制电路8组成的控制电路。

图2显示的压控电路4由恒流元件IS2、运放器Y1、电阻R1、R2、R3组成，模拟开关自保持电路5由恒流元件IS3、运放器Y2、电阻R6、R7、R8组成。它们都是电源电压甄别电路。压控电路4的甄别电压为U1，模拟开关自保持电路5的甄别电压为U2。电路中的运放器Y1、Y2分别构成电压比较器，电压基准分别由恒流元件IS2、IS3和电阻R1、R8组成，当电源电压超过一定数值(U1或U2)，电压比较器Y1、Y2的输出端输出高电平(此时的电源电压称之为甄别电压)。

模拟开关电路3接于储能电路2和稳压电路6之间，控制电路的通断。图2、3显示的模拟开关电路3由3个绝缘栅场效应管T1、T2、T3、电阻R4、R5组成，其中T1是P沟道场效应管，而驱动管T2、T3是N沟道场效应管。T2、T3的漏极和分别并接在一起，称为输出端AA。因此只要T2、T3中的任何一个导通，T1就导通，模拟开关就导通。

图3显示的是另一种驱动方式，它采用一个场效应管T2，另一个场效应管采用两个电阻代替，这两个电阻的另一端作为G1、G2端与其它电路相接。

稳压电路6在微处理器和模拟开关电路3之间，由恒流元件IS4、运放器Y3、场效应管T4、电阻R9、R10、R11组成。它的基准电压也是由恒流元件和电阻组成。

复位控制电路8由场效应管T5、电阻R12、电容C3组成。场效应管T5的漏极接微处理器的复位端/MCLR，源极接微处理器的VSS。只有在模拟开关电路3的场效应管T2、T3全部截止时，复位控制电路8的场效应管T5才能导通，使微处理器复位。

本实用新型中的恒流或限流元件有多种选择，图中的恒流元件均由场效应管构成；微处理器可采用PIC16FXXX；运放器为普通型号.

本实用新型的工作过程是这样的：当B+、B-上电时，恒流元件IS1上产生一个约几百微安的恒定电流，给由储能电容C1和稳压管Z1组成的储能电路缓慢充电，C1上的电压Uc1缓慢上升，C1储存的能量也不断增大。当Uc1大于复位控制电路中的T5的阀值电压时，T5首先导通，使微处理器的复位端/MCLR为低电平，微处理器复位，并使复位电容C3放电，为微处理器可靠上电创造条件。当Uc1的数值大于压控电路的甄别电压U1时，压控电路中的电压比较器Y1输出高电平，使模拟开关电路中的T2导通，进而使T1导通。Uc1传至稳压电路，稳压电路输出一稳定电压U0给微处理器，使微处理器进入上电状态。设计时应使Uc1＞U0，C1＞＞C2及C4。因此，尽管微处理器上电瞬时要消耗较大的电流，稳压电路的输出U0仍有较小的上升沿，为微处理器的可靠上电创造了条件。这时由于模拟开关电路中T2的导通，T2的漏极端为低电平，与其连接的复位控制电路的T5截止，复位电容C3经电阻R12由零电位向上充电。由于此时微处理器的电源电压已为稳定的电压U0，复位电容C3可使微处理器可靠进入正常工作状态。

为使电路可靠的工作，设计时应使模拟开关自保持电路的甄别电压U2小于压控电路的甄别电压U1，且U2也应大于或等于U0，U0也应大于或等于微处理器的最小工作电压。恒流元件IS1产生的恒定电流应稍大于传感元件(包括微处理器)的平均工作电流。

模拟开关导通之后，由于U1＞U2，模拟开关自保持电路中的电压比较器Y2也输出高电平，模拟开关电路中的T3导通，并使模拟开关处于自锁状态。

当B+、B-掉电时，恒流元件IS1的输出电流为0，储能电容C1通过模拟开关放电，它的电压Uc1逐渐降低。当其小于压控电路的甄别电压U1时，T2截止。但是模拟开关仍然导通，因为模拟开关电路中的T3仍然导通。当Uc1小于模拟开关自保持电路的甄别电压U2时，T3也截止，模拟开关就不再导通了。稳压电源的输入电压被关断，由于电容C2、C4的存在，稳压电路的输出U0缓慢下降，但这时由于T2、T3已经同时截止，复位控制电路中的T5迅速导通，使微处理器的复位端处于可靠的复位电平，不管这时的U0为何值均使微处理器处于可靠的复位状态。

在上述电路中，Uz1是储能电容C1最高充电电压，当有稳压管Z1时，应是Z1的稳压值。它和甄别电压U1、U2应满足下列关系

          U1＞U2；Uz1＞U1。

U0是稳压电路的稳定电压，且U0应大于或等于微处理器的最小工作电压，U2，U0也应满足下列关系

          U2＞＝U0。

Claims (8)

1.一种使微处理器可靠复位的CMOS电路供电控制器，它设有两条总线、一个恒流或限流元件[1]和一个储能电路[2]，其特征在于：它还设有模拟开关电路[3]、压控电路[4]、模拟开关自保持电路[5]、稳压电路[6]和复位控制电路[8]；所述总线串接恒流或限流元件[1]后的输出端为BB和B-，储能电路[2]跨接于输出端之间，输出端BB与模拟开关电路[3]的输入端连接，模拟开关电路[3]的输出端与稳压电路[6]的输入端相接，稳压电路[6]的输出端为电源CC端，接微处理器[7]的VDD端，模拟开关电路[3]中驱动管的输出端AA接复位控制电路[8]的控制端，后者的输出信号接至微处理器[7]的/MCLR端；模拟开关自保持电路[5]的输出端接模拟开关电路[3]的控制端G2，压控电路[4]的输出端接模拟开关电路[3]的控制端G1，输出端总线B-接微处理器的VSS端；

所述复位控制电路[8]由场效应管T5、电阻R12、电容C3组成，场效应管T5的漏极接复位端/MCLR，并经电阻R12接微处理器[7]的电源正端VDD，源极接VSS，栅极接模拟开关电路[3]的输出端AA，电容C3跨接在漏极和源极之间。

2.根据权利要求1所述的使微处理器可靠复位的CMOS电路供电控制器，其特征在于：所述压控电路[4]由恒流元件IS2、运放器Y1、电阻R1、R2、R3组成，串接的电阻R2、R3接电源BB端和B-端，其串接点接运放器Y1的同相端，反相端通过恒流元件IS2和电阻R1提供基准电压，输出端接模拟开关电路[3]的控制端G1。

3.根据权利要求2所述的使微处理器可靠复位的CMOS电路供电控制器，其特征在于：所述模拟开关电路[3]由场效应管T1、T2、T3、电阻R4、R5组成，其中，场效应管T2、T3的源极并联后接总线B-，T2、T3的漏极并联后经电阻R5接场效应管T1的栅极，T1的源极接输出端BB，漏极为输出端DD，T2的栅极接所述压控电路[4]的输出端，T3的栅极接模拟开关自保持电路[5]的输出端，电阻R4为场效应管T1的栅极偏置电阻。

4.根据权利要求3所述的使微处理器可靠复位的CMOS电路供电控制器，其特征在于：所述模拟开关自保持电路[5]由恒流元件IS3、运放器Y2、电阻R6、R7、R8组成，串接的电阻R6、R7接电源DD端，其串接点接运放器Y2的同相端，反相端通过恒流元件IS3和电阻R8提供基准电压，输出端接模拟开关电路[3]的控制端G2。

5.根据权利要求4所述使微处理器可靠复位的CMOS电路供电控制器，其特征在于：所述稳压电路[6]由恒流元件IS4、运放器Y3、场效应管T4、电阻R9、R10、R11组成，恒流元件IS3和电阻R9串接后接电源DD端和B-端，其串接点提供基准电压，接运放器Y3的反相端，同相端接于电阻R11、R10的串接点上，串接的电阻接于电源CC端和B-端，运放器Y3的输出端接场效应管T4的栅极，T4的源极和漏极分别接电源DD端和CC端。

6.根据权利要求1、2、3、4、或5所述使微处理器可靠复位的CMOS电路供电控制器，其特征在于：所述场效应管T3用两个电阻R13、R14代替，电阻R13、R14的一端并接于场效应管T2的栅极，另一端分别作为控制端G1、G2。

7.根据权利要求6所述使微处理器可靠复位的CMOS电路供电控制器，其特征在于：所述储能电路[2]为储能电容C1和稳压管Z1并联组成。

8.根据权利要求7所述使微处理器可靠复位的CMOS电路供电控制器，其特征在于：所述场效应管T1、T4为绝缘栅P沟道管，T2、T3、T5为绝缘栅N沟道管。

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