极低功耗的多功能单片机监控电路R5101G.pdf

电源技术上海东钜电子有限公司薛宏斌极低功耗的多功能单片机监控电路R 5 1 0 1 G、r为保证单片机应用系统的正常可靠运行，一般需要电压复位监控、看门狗和稳压电路三个基本电路。但无论从P C B 面积考虑，还是从耗电量方面考虑，都不是很好的解决办法。理光(R I C O H)多功能单片机监控集成电路R 5 1 0 1 G 能完成以上三个功能，而且它只有8 个管脚(S S O P 一8 G)，P C B 面积仅需要4 0 2 9 m m 2。由图1 可见，单片机监控电路R 5 1 0 1 G 由三部分构成：C P U 供电的小功率电压稳压器、用于C P U 复位的高精度电压检测器和监控C P U 正常工作的看门狗电路。整个电路采用C M O S 工艺。芯片自身消耗的典型电流仅有5 A，也就是说以上三部分芯片电路连同工作仅需要5 B A电流(典型)。理光R I C O H 将激光调校技术应用到该产品中，此I C 中的电压稳压器的稳压值和电压监测复位的门限值均由激光调整为所需值，如3 0 V，3 3 V，5 0 V 等，给予用户最大限度的方便和高可靠性。在集成电路外部，不必外加电阻去调节电压稳压值和复位监测点，而且消除了外界因素导致的这两项重要参数变化的可能性，使系统的可靠性大为提高。芯片内部的电压稳压器的最大电流输出不低于1 2 0 m A(不同的稳压值和不同输入电压有所不同，详细数据参考该芯片使用说明)，线性度0 1，压差约3 0 m V 2 0 m A。芯片内含R I C O H 特有的安全型保护电路，当负载因故障而过小，就会导致输出电流过大，当电流增大到约2 0 0 m A(多种稳压值可能不同)时，芯片的输出电压和输出电流同时减小，芯片不会因承载功率过大而损坏。当负载恢复正常，其保护会自动撤消，芯片又正常工作状态。芯片内的复位输出为O P E ND R A I N，可适应不同电压的C P U，外接5 1 0 K Q 上拉电阻可正常工作，泄漏电流极小。芯片有两个特点，一是看门狗电路在主体调试正常后，再引入看门狗。这就要求看门狗的工作可自由开启与关闭，R 5 1 0 1 G 利用C E 进行控制，C E 接电源端正端使看门狗工作，接地就可使它关闭。二是用户可以自由设定在系统应用中需要灵活掌握的参数。即可完全由用户设定上电复位延迟时间T。和看门狗设置间隔时间T。，参见R 5 1 0 1 G典型应用电路，如图2 所示。利用接在c。引脚上的电容C。可设定上电复位延迟时间，公式如下：w w w e a w c o m V I I 电子设计应用2 0 0 3 8万方数据万方数据鼍旨源技术T R s T(m s)=13 0 0 0 C D(肛F)外接一个0 0 1 9 F 的微型陶瓷电容，就有1 3 0 m s 的延时，对于目前大部分C P U 已足够复位。对于看门狗电路，触发的间隔时间很重要，不在这段时间内触发看门狗就会使C P U 复位，过短或过长不利于系统稳定可靠的运行。这个时间间隔也是由用户利用外部电容c、自由设定，计算公式如下：T w D(m s)=10 0 0 0 C w(F)若选用0 0 1 9 F 陶瓷电容，就有l O O m s 间隔。当看门狗复位时，复位脉冲宽度约为看门狗间隔时间(T。)的1 1 0，用户可根据自己当前应用系统和软件优化设定这二颗电容，使系统运行状况调整到最优。图2 中R 5 1 0 1 G 的应用电路十分简洁高效，系统外电源接片内电压稳压器的输入端V。；稳压输出V。接单片机系统的供电端。在电源的输入和输出端外加退耦电容，建议1 0 F 陶瓷电容。R 5 1 0 1 G 的复位输出接单片机的复位引脚，加5 1 0 K Q 上拉电阻，拉至单片机的电源端。然后，应根据系统内单片机的技术性能，选择C。引脚的外接电容，以给单片机一可靠的上电复位信号。对于片内看门狗电路，其触发端S C K应当接单片机的输出端口，以在间隔时间内输出脉冲，触发看门狗。采用R 51 0 1 G 使单片机系统的辅助电路十分简洁，而且能按设计者的要求设定参数，这些功能所需的功耗极低，是单片机系统的电源管理和监控电路方面一个微功耗，高可靠，低成本的解决方案。偷开始时，应用运行在2 0 0M H z 的频率下，功耗超过2 5 0m W。当开发人员的程序在热区的起始处调用P S L 时，P S L 做出响应将频率降至所要求的9 6M H z。时钟发生器锁定该新频率所需的时间约为2 0 1 t s，此间P S L 将控制权返还给程2 0 0 3 8 电孑设计应用w w w e a w c o m c n序(见图3)。但现在频率已降低，P S L会继续自动地将电压降至新频率能够接受的最小水平，这种情况下是I IV。此时该应用的耗电约为6 0m W，大约是原功耗的I 4。待热区功能完成后，开发人员的程序开始调用P S L，将频率还原到全频水平。P S L 首先将电压增至1 6V，然后将频率升到2 0 0M H z。只有电压和频率增加后，P S L 才把控制返回到程序。这时，P S L 必须等到电压增加完成后再增加频率。因此，在PSL 上的时间花费约3 4 0 9 s。对于这一音频应用，只作频率调整时，功耗降低5 4，频率和电压都调整时节电达到7 3。音频信号在P S L 调用或低频低压操作时不中断，整个过程对最终用户都是一个声音水平。(锄禾译)欢删腱兰l口；=；=；=；=2 目I!：些l 篓：筌些|万方数据万方数据极低功耗的多功能单片机监控电路R5101G极低功耗的多功能单片机监控电路R5101G作者：薛宏斌作者单位：上海东钜电子有限公司刊名：电子设计应用英文刊名：ELECTRONIC DESIGN&APPLICATION WORLD年，卷(期)：2003，(8)被引用次数：0次 本文链接：http:/