防止8051瞬間掉電之外部保護應用線路設計

新茂國際科技股份有限公司
8051 Series MCU Application Note
SyncMOS Technologies Inc.
Ext-Brown-out Protection for C51
防止8051瞬間掉電之外部保護應用線路設計
一、功能:
• 低電壓偵測
• 防止暫存器及EEPROM/FLASH誤動作
• 低功耗/低成本的解決方案
• 使用一般的元件參數
• 完整並簡單的線路設計
二、內容介紹:
這份應用文件詳細的說明如何防止系統在電源不穩定時出現當機情形,這種低電壓偵測線路可以防止MCU在運行
程序時不被不穩定的電源供應所影響.這種瞬間電壓下降到工作電壓以下的現象通常被稱做”Brown-outs”,而極短暫
的工作電壓完全消失的現象通常被稱作為”Black-outs”.
這種低電壓保護應用線路可以讓使用者依照系統特性自行調整參數.使用這種線路可以預防下列幾種現象發生:
1.MCU 暫存器錯誤.2. I/O暫存器錯誤.3. I/O Pin上出現異常訊號.4. IC內部記憶體錯誤.5. IC外部記憶體錯誤.
6.IC內部FLASH錯誤
1.保護MCU 暫存器不會錯誤
當保護線路將MCU保持在RESET狀態時,MCU所有的工作將被終止.當RESET PIN的狀態從HIGH到LOW時,所有的
SFR會回復到初始值,如果沒有保護線路,MCU將會隨機的工作,就像是SFR錯亂而誤動作一樣.
2.保護I/O暫存器不會錯誤
當保護線路將MCU保持在RESET狀態時,MCU的IO將會保持在初始狀態即Port0在LOW,Port1/2/3在HIGH,所以在
MCU周圍的元件也會保持在初始的狀態.如果沒有保護線路,MCU將會隨機的工作,就像是不知道會將什麼值填入
IO的暫存器中而誤動作一樣.
3.保護I/O Pin上不會出現異常訊號
當保護線路將MCU保持在RESET狀態時,MCU的IO將會保持在初始狀態即Port0在LOW,Port1/2/3在HIGH,所以在
MCU周圍的元件也會保持在初始的狀態.如果沒有保護線路,MCU將會隨機的工作,就像是在IO腳上產生Toggle訊號
一樣,而導致週邊元件誤動作.
4.保護IC內部記憶體不會錯誤
當保護線路將MCU保持在RESET狀態時,MCU將無法存取內部記憶體. 在RESET期間內部記憶體將保持原本的值
而不被改變. 如果沒有保護線路,MCU將會隨機的工作,就像是不知道會將什麼值填入內部記憶體中一樣,而造成系
統誤動作.
5.保護IC外部記憶體不會錯誤
當保護線路將MCU保持在RESET狀態時,MCU將無法存取外部元件像是記憶體,週邊線路,正反器等等. 在RESET期
間外部線路將保持原本的狀態而不被改變. 如果沒有保護線路,MCU將會隨機的工作,就像是不知道會將什麼值填
入外部元件中一樣,而造成系統誤動作.(SRAM,74系列IC等等)
6.保護IC內部FLASH不會錯誤
非揮發記憶體,像是EEPROM及FLASH,在斷電時它們的內容值將正確的被保留. 當保護線路將MCU保持在RESET
狀態時,它們的控制訊號將被終止,所有的記憶體內容將不會被誤寫入. 如果沒有保護線路,MCU將會隨機的工作,就
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SyncMOS FAE 2004/02
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可能隨機寫入任何值到FLASH一樣,這會造成程式錯亂.因8051有能力對自我內部的程式記憶體做寫入的能力,內部
的FLASH內容就有可能受到電源不穩的影響.
備註:
1.任何非揮發的記憶體都會有一個最低的工作電壓,以保證能夠成功的將值寫入記憶體.如果供應電源在
寫入資料時電壓低於最低工作電壓,將會造成寫入的值錯誤.
三、保護線路範例:
1.特性:
˙非常低的功率損耗(Typ 0.5 µ[email protected], 1 µ[email protected]))
˙低成本
˙Reset電壓,誤差約0.3V
˙快速的輸出電壓轉換
˙輸出準位誤差±5~10%
˙Reset時間較長
2.低消耗功率之瞬間掉電偵測線路(Low-power Consumption Brown-out Detector):
VCC(+5V)
Optional Reset Switch
SW1
C51 MCU
R2
1.3M
Crst
1uF
2N3906
Q1
2N3906
Q2
R3
1.5M
C3
0.1u
R1
4.7M
Q3
2N3904
VCC
Rrst
1K
RST Pin
R5
100K
C1
0.1u
C2
0.1u
R4
150K
VSS
注意事項(Notes):
1.
如果要自行調整檢測電壓,使用者可以自行調整R2的阻值,R2越大,檢測電壓越低, R2越小,則檢測電壓越高.
2.
依照上圖的參數所設計之線路,其檢測電壓在2.2V.
3.VCC與RST波型比較圖(Oscilloscope Plots Show how the Voltage on RST Varies with VCC):
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