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如何解決MCU上下電問(wèn)題?

jf_pJlTbmA9 ? 來(lái)源:jf_pJlTbmA9 ? 作者:jf_pJlTbmA9 ? 2023-08-04 14:30 ? 次閱讀

摘要:當(dāng)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行快速上下電測(cè)試時(shí),若未能滿(mǎn)足MCU的上下電要求,MCU往往會(huì)出現(xiàn)無(wú)法啟動(dòng)甚至鎖死的問(wèn)題。對(duì)于單電源供電的MCU來(lái)說(shuō),電路無(wú)需整改,本文推薦給您一顆LDO,可以解決MCU啟動(dòng)異常問(wèn)題。

對(duì)于需要進(jìn)行掉電保存或掉電報(bào)警功能的產(chǎn)品,利用大容量電容的儲(chǔ)能作用,為保存數(shù)據(jù)和系統(tǒng)關(guān)閉提供時(shí)間,往往是很多工程師的選擇。而在不需要掉電保存數(shù)據(jù)的系統(tǒng)中,為了抑制電源紋波、電源干擾和負(fù)載變化,在電源端也會(huì)并接一個(gè)適當(dāng)容量的電容。

然而電路中電容并不是越大越好,由于電容的儲(chǔ)能作用,大容量的電容則可能延長(zhǎng)系統(tǒng)地上電時(shí)間和下電時(shí)間,而上下電時(shí)間的延長(zhǎng),則容易導(dǎo)致MCU啟動(dòng)失敗或進(jìn)入栓鎖狀態(tài),因此縮短MCU電源的上電和放電時(shí)間就顯得尤為重要。針對(duì)單電源的系統(tǒng),ZLG推出了帶EN控制和內(nèi)嵌快速放電功能的LDO:ZL6205,來(lái)為您的系統(tǒng)助力。

1.巧用EN,縮短上電時(shí)間

眾所周知,滿(mǎn)足MCU的上電時(shí)序,是系統(tǒng)設(shè)計(jì)最基本最重要的要求之一,因此仔細(xì)研讀芯片的上下電時(shí)序是非常有必要的。如下圖2所示為某系列MCU對(duì)上電時(shí)間的要求。

wKgZomTMmpyAKiuFAAIrc2g-FWE005.png

圖2 上電要求

由上圖可知該MCU對(duì)上電的主要要求有:

上電時(shí)間tr不能超過(guò)為500ms;

上電前的電壓VI需要低于200mV至少12us。

這就要求盡可能地縮短上電時(shí)間,特別是電路中存在大電容或者超級(jí)電容時(shí),上電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)容易導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法啟動(dòng)或者器件閂鎖的問(wèn)題。

縮短上電時(shí)間,一種簡(jiǎn)單的方法莫過(guò)于控制電源芯片的EN引腳。巧用EN引腳的分壓電阻就能夠很好地縮短系統(tǒng)的上電時(shí)間。很多人在使用電源芯片時(shí)一般都是外部上拉來(lái)默認(rèn)使能,而過(guò)早地達(dá)到使能閾值,輸出就會(huì)跟隨輸入,即輸入有多慢輸出就有多慢,且上電時(shí)輸入端的抖動(dòng)也會(huì)傳送給輸出。如下圖3所示為設(shè)置EN直接上拉和采用分壓電路時(shí)的輸出曲線(xiàn)示意圖。

wKgaomTMmqeAZSJpAAAp3Zl6uiw810.jpg

圖3 EN上拉至輸入和采用分壓電路時(shí)的輸出曲線(xiàn)

曲線(xiàn)①,使能上拉至輸入,此時(shí)輸出上升時(shí)間長(zhǎng)且會(huì)受到輸入波動(dòng)的影響;

曲線(xiàn)②,合理采用分壓電阻,當(dāng)VIN上升到70%~80%的時(shí)候,再使EN的電壓到達(dá)使能閾值,此時(shí)輸出上升邊沿陡峭,輸出平穩(wěn),摒除了輸入電源的不穩(wěn)定階段,減小了輸入電壓波動(dòng)的影響。同時(shí)預(yù)留了20%~30%的余量,避免電源波動(dòng)導(dǎo)致輸出關(guān)閉。此時(shí)的上電對(duì)于MCU來(lái)說(shuō)才是干凈利落的!

說(shuō)到這里就不得不說(shuō)我司的自主芯片ZL6205了,采用SOT-23封裝,帶有EN使能引腳,可以靈活地控制輸出電源,給后級(jí)電路一個(gè)干凈、快速、穩(wěn)定的電源。如下圖4所示為ZL6205的典型應(yīng)用圖。

wKgZomTMmquAQcYoAAAordd-9uQ612.jpg

圖4 ZL6205典型應(yīng)用電路

解決了上電問(wèn)題還不夠?還有下電問(wèn)題?別急,ZL6205還內(nèi)嵌了快速放電電路,提升系統(tǒng)下電速度。

2.ZL6205自帶放電電路,為快速下電助力

前面我們解決了上電緩慢的問(wèn)題,并不意味著系統(tǒng)就能穩(wěn)定地啟動(dòng),由圖2可知,還需要滿(mǎn)足MCU上電時(shí)的輸入電壓低于200mV至少12us,這表明在快速上下電時(shí),系統(tǒng)下電是否掉得“干凈”和系統(tǒng)的啟動(dòng)也是息息相關(guān)的。

wKgZomTMmv6AQ_U9AAA3JfUIcp8882.jpg

圖5 掉電緩慢示意圖

如圖5所示,當(dāng)系統(tǒng)掉電負(fù)載不能很快地泄放能量時(shí),就會(huì)出現(xiàn)MCU等數(shù)字器件掉電緩慢的情況。若此時(shí)重新上電,由于芯片內(nèi)部無(wú)法及時(shí)“歸零”,對(duì)MCU等數(shù)字器件來(lái)說(shuō),這是一種不確定的狀態(tài),此時(shí)再對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重新上電的操作,就容易造成MCU邏輯混亂,從而出現(xiàn)器件閂鎖,系統(tǒng)不能啟動(dòng)的情況。

因此電源關(guān)閉后使MCU的電源快速下降至近0V,使系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)到達(dá)一種確定的狀態(tài),也是快速重新上電時(shí)系統(tǒng)能正常啟動(dòng)的關(guān)鍵因素。

下電緩慢的問(wèn)題在設(shè)計(jì)過(guò)程中容易被忽略,在產(chǎn)品調(diào)試階段才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題往往為時(shí)已晚,重新為系統(tǒng)增加快速放電電路既耗時(shí)又耗力。但若是系統(tǒng)中搭配了我司的ZL6205,掉電問(wèn)題則可迎刃而解!

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圖6 ZL6205內(nèi)部框圖

如上圖6所示為ZL6205的內(nèi)部框圖,當(dāng)輸入電壓下電時(shí),若EN電壓低于使能閾值,則會(huì)啟動(dòng)內(nèi)部的快速放電電路,在輸出端加載一個(gè)240Ω的泄放電阻,以使輸出電壓迅速掉電。此時(shí)LDO的輸出電壓即MCU的輸入電源,能夠快速的“歸零”,避免再次快速上電時(shí)系統(tǒng)啟動(dòng)失敗。

3.解決方案推薦

當(dāng)遇到系統(tǒng)啟動(dòng)失敗的問(wèn)題時(shí),請(qǐng)先使用示波器檢查器件的供電引腳是不是存在上電緩慢,掉電不徹底的情況。當(dāng)遇到該情況時(shí),可以選擇在電路中搭配使用廣州致遠(yuǎn)微電子有限公司自主研發(fā)的LDO:ZL6205。ZL6205是我司自行設(shè)計(jì)的一款500mA低壓差線(xiàn)性穩(wěn)壓器,可在負(fù)載電流和電源電壓變化時(shí)做出快速響應(yīng)。

主要特性有:

500mA最大輸出電流;

低壓差(典型[emailprotected]=500mA);

必要時(shí)外部10 nF旁路電容,用于低噪聲;

快速啟動(dòng);

具有快速放電功能;

靜態(tài)電流典型值50μA;

初始電壓精度±1.0%;

欠壓保護(hù);

過(guò)流保護(hù);

短路保護(hù);

過(guò)溫保護(hù);

選型表則如下表所示。

表1 ZL6205選型表

wKgaomTMmrWAYHAyAABvy9RttC4224.png

注:其他輸出電壓可接受芯片定制。

4.結(jié)語(yǔ)

系統(tǒng)中的器件對(duì)于電源的上下電有嚴(yán)格的要求,在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)當(dāng)中,要關(guān)注核心器件的上下電要求,包括上下電的時(shí)序,斜率等。不合理的設(shè)計(jì)往往會(huì)引起系統(tǒng)上電無(wú)法啟動(dòng)等異常情況。當(dāng)然遇到這種情況時(shí)也別著急,可以嘗試ZLG的ZL6205。

審核編輯:湯梓紅

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