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高性?xún)r(jià)比掉電保護電路設計

時(shí)間:2018-12-20 10:38:13來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 作者:電子愛(ài)好者 點(diǎn)擊:次
引言
對 于 各 類(lèi) M CU （ 微 控 制 器 ） 來(lái) 說(shuō) ， 電 源 不 僅 用 來(lái) 供 電，也是其基準源精度的保證。掉電之后，MCU會(huì )停止工 作、時(shí)鐘停止、RAM（隨機存取存儲器）數據丟失等不良

引言
     對 于 各 類(lèi) M CU （ 微 控 制 器 ） 來(lái) 說(shuō) ， 電 源 不 僅 用 來(lái) 供 電，也是其基準源精度的保證。掉電之后，MCU會(huì )停止工 作、時(shí)鐘停止、RAM（隨機存取存儲器）數據丟失等不良 后果，因此必須保證電源本身的高可靠性。掉電保護電路可 以說(shuō)是不勝枚舉，然而適合整機要求的、性?xún)r(jià)比高的、便于 量產(chǎn)的電路應該是工程師追求的目標。

1  方案選擇
結合《Q/GDW1364-2013單相智能表技術(shù)規范》的要 求，我們設計了一款單相費控智能電能表電源。該電源除了 需要滿(mǎn)足電源的一般要求外，還要求體積小、功耗低、性?xún)r(jià) 比 高 、 三 路 輸
出（13V/2W的 拉 合 閘 電 源 、
1 2 . 4 V / 1 . 5 W 的 載 波 接 口 電 源 和 5 V / 0 . 3 W 的 M CU 電源） 共 地 且 載 波 接 口 電 源 （ 以 下 簡(jiǎn) 稱(chēng) V 1 2 ） 短 路時(shí)不得影響拉合閘電源（以下簡(jiǎn)稱(chēng)V13）和MCU電源（以下 簡(jiǎn)稱(chēng)V05）正常工作。由于體積的限制，首先排除采用純線(xiàn) 性電源的方案，其次排除了采用純開(kāi)關(guān)電源三個(gè)繞組、整 流、慮波的方案。在三路輸出中，最重要的當然是MCU電 源V05、其次是拉合閘電源V13，載波接口電源V12相對來(lái)說(shuō)
要求較低，據此我們采用開(kāi)關(guān)電源和線(xiàn)性混合的方案。

圖1   混合電源方案（V13電壓反饋部分省略）

 

2  方案優(yōu)化
混合方案是這樣的：V05為開(kāi)關(guān)電源的一個(gè)輸出繞組， 經(jīng)二極管半波整流、電容濾波和三端穩壓器LM7805穩壓， 得到穩定的輸出；V13為開(kāi)關(guān)電源的另一個(gè)輸出繞組，經(jīng)二 極管半波整流、電容濾波和副邊電壓反饋得到穩定的輸出； V12以V13為輸入，采用晶體管穩壓電路得到比較穩定的輸 出，如圖1所示。
經(jīng)測試，靜態(tài)時(shí)各路輸出均符合要求。然而，當V12短 路時(shí)，V13和V05出現了嚴重掉電現象，如圖2和圖3所示。
由圖2可知，V13從掉電到恢復正常電壓時(shí)間達48.8ms， 對拉合閘電源來(lái)說(shuō)是不允許的。由圖三可知，V05從掉電到 恢復正常電壓時(shí)間達96ms，對MCU電源來(lái)說(shuō)是不容忍的。

3 整機調試
下面對圖1進(jìn)行理論分析：靜態(tài)時(shí)，三極管Q2導通， VC2接地，VB1被導通的三極管Q1鉗位。當V12短路瞬間， 由于電阻R3和電阻R4的分壓，三極管Q2的基極電壓VB2較 低， 不足以讓Q2導通。 Q2截止后， 電解電容CD2通過(guò)電 阻R1和電阻R2對開(kāi)始對電容C3充電，同時(shí)CD2自身也在放 電，當VB1充電到一定的電壓值時(shí)，三極管Q1截止。此后， 即使V12短路狀態(tài)沒(méi)有解除，V13仍然保持在正常的電壓值(13V)。由此可以想象，若能加速充電，在電解電容CD2電壓尚未下降或下降幅度不大、下降時(shí)間不長(cháng)，則可以認為

圖2   V12短路時(shí)V13的波形     

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