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单片机的欠压复位,如何保护你的系统?

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编排 | strongerHuang

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欠压复位(BOR:Brownout  Reset)是单片机可靠性的一项重要功能,通常用于解决电源问题。

1概述

单片机的“电量不足”是电源电压不足或暂时降低,低于可靠运行所需的水平。许多单片机具有保护电路,该电路可检测电源电压何时低于此水平,并将设备置于复位状态,以确保在电源恢复时正确启动。

此操作也称为“欠压复位”,英文缩写为“BOR”。类似的功能称为低电压检测(LVD),它更复杂,增加了对多个电压电平的检测,可以在触发复位之前产生中断。

BOR通常由控制寄存器中的某个位使能,当BOR引起复位时,状态位会置1。该状态位在复位后仍然有效,并允许程序检测到问题并执行其他恢复或记录事件。

现在的STM、NXP、PIC等常见的单片机中,基本都有欠压复位的功能。

2如果BOR被禁用会怎样?

如果BOR被禁用,一般情况下,其表现为电源电压稳定性下降。

至于原因,可能是电源老化或电池放电。

如上图所示,V1是正常电源电压。V2是微控制器可能无法可靠运行的电压,V3显示为操作完全停止的点。

在V2和V3之间是一个“危险区域”,在该区域可能发生错误并且操作不可靠。当电源进出危险区域时,该设备可以正常工作数年,然后损坏,出现故障。

BOR级别设置为高于V2,并通过复位设备来代替危险区域。重置不太可靠,但总比不确定好。

3BOR如何保护你的系统?

接下来,介绍一种情况,其中电源正常运行,但使用BOR解决了另一个问题。

当电源关闭时,电压不会一直下降。相反,其他电源将电源电压保持在危险区域。这种电压的另外一种叫法是“虚假电量”。

目前,没有BOR可以检测到这种情况并引起复位。再次打开电源时,设备可能无法正常上电,因为可能不会触发上电复位电路。由于电源电压低于最小值并且没有复位,因此后续操作不确定。

比如某单片机电源范围为+4.0V至+5.5V。模块内部的工作电压(V1)是+5V。而单片机(V2)上的虚假电量电压为+1.5V。

还有其他两种情况,“RAM数据保持电压(VDR)”为+1.5V,“典型值”。“VDD启动电压”(VPOR)以确保内部上电复位为0V,“典型值”。将所有这些情况加在一起可以告诉我们,该设备处于危险区域之内。由于电压远高于此电压,因此无法预期上电复位(VPOR)。此外,由于虚假电量处于RAM保持电压下,因此也无法预期的欠压会使设备保持活动状态(VDR)。谁知道设备的其余部分在做什么?

为什么打开BOR可以解决此问题?如果欠压复位触发规范(VBOR)的范围是+3.7V至+4.35V,典型值为+4.0V。虚假电量电平远低于BOR的触发电压,就会触发欠压复位,解决不确定性问题。

总结,虚假电量可能有几种情况:外部信号,电路中的多个电源,电容器需要时间才能完全放电。

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