单片机掉电保护电路设计方案

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在数字钟、某些定时器和日历钟等类型的单片机系统中.当主电源 DC5V 失去时,称之为掉电。掉电后,单片机停止工作,时钟也会停止,这种结果在许多场合是不希望的,为了保证单片机在主电压失去时仍然能够保持运行,通常就利用干电池对单片机系统继续进行供电的办法加以解决。  

应该感谢单片机芯片的工程技术设计师,是他们首先提供了单片机系统能够顺利实施“掉电保护”的内部条件。这就是:单片机允许在电压低至 2V 甚至更低的电压供电时,仍能保证其最基本运行 ( 对外部输入输出功能将会失效或停止 ) 。  

外配电池在主电源失去时,对单片机的继续运行提供能源,此时的电池能源是非常宝贵的,往往都是以“ uA ”级进行计算。而且还有一个不能避免的结果,就是随着保护时间的延长,电池的电量也会用完的。所以,保护电路有一个最长保护时间的参数。使用中不能超过,否则,保护就会失效。  

 



当电池经过保护时间的使用之后,就需要补充电能,以便下一次保护时能够以充足的电能投入保护工作。所以,又有一个如何给电池充电的问题。也就是电池在主电源正常供电时,需要由主电源对其进行充电:当主电源失去时,又由电池放电以保持单片机系统的运行。  

下面介绍一款标准的掉电保护电路。 (Vcc=6V) 。当主电源正常时,单片机由' Vcc 5V 电源供电,此时. Vcc 5V 电源通过 D1 和 R1 ,对保护用电池进行充电,以保证电池电量的充足。  

适当选择 R1 的大小,可以保证充电电流和充电时间都比较合理。例如:需要对 3 . 6V / 60mAh 的电池充电,充电时间选择在 8 小时左右,就选择充电电流为 8 mA . R1 : (6V-0 . 6V) / 8(0 . 6V 是串连二极管的导通压降 ) 。与电池并联的稳压二极管是防止电池过充电用的。  

放电路径是:电池通过 R1+R2 ,对单片机供电端口进行供电,供电电流通过 R1+R2 之后,会  

有压降,到达单片机的 Vcc 端口时,电压就会比 3 . 6V 低,一般会在 2V 一 2 . 5V 左右,不要企 在这个时候提高单片机的供电电压,这样反而会适得其反.令单片机仍然工作于正常供电状态。对各型单片机,这个低供电电压会有某些差别.调整电阻 R2 ,在保证单片机能够 保持运行的情况下,耗用电流越小越好。  

注意:掉电保护的电流大小,还与单片机的晶体频率的高低以及程序软件的编写有关,因 为电池对单片机供电时,虽然电池供电不能通过 D2 反向导通到其他器件的公共供电线路上 .但是,单片机的其他输出端口却会通过其他器件泻放电流,造成保护电流很大.大大缩 短电池保护的工作时间。就单片机而言.晶体频率越高,所需要的掉电保护电流就会越大。