TL77xxA芯片在電壓監(jiān)控中的一系列應(yīng)用

劉 湘 胡生清
合肥工業(yè)大學(xué) 儀器儀表學(xué)院 安徽 合肥 230009

電源電壓監(jiān)控在單片機(jī)中的重要性

電源在所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)備中可以說(shuō)是簡(jiǎn)單的器件，但卻往往放在整機(jī)設(shè)計(jì)的。為了保證單片機(jī)的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)供電系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。在單片機(jī)系統(tǒng)中，例如高頻高的A／D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，一般都要求電壓偏差不超過(guò)5％，若芯片的供電電壓為5V，即電壓偏差不能超過(guò)0．25V。否則，可能會(huì)造成單片機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定，輕則引起輸入輸出關(guān)系度下降(如A／D轉(zhuǎn)換等)，可能會(huì)使系統(tǒng)內(nèi)部程序出現(xiàn)錯(cuò)誤或者混亂，甚至影響芯片壽命和導(dǎo)致芯片損壞。因此，在電路中需要通過(guò)電壓監(jiān)控電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)控，使電源能夠?yàn)樾酒峁┖细穸€(wěn)定的電壓。 TL77xxA系列芯片是專門為單片機(jī)系統(tǒng)電壓監(jiān)控而設(shè)計(jì)的芯片(如圖1，引腳定義：REF基準(zhǔn)電壓；CT延時(shí)；GND接地；VCC電源；SENSE監(jiān)測(cè)電壓；RESET復(fù)位輸出；片選)。其主要有以下優(yōu)點(diǎn)：上電掉電自動(dòng)復(fù)位輸出、寬電壓監(jiān)視范圍、內(nèi)置精密電壓源、自帶溫度補(bǔ)償、復(fù)位輸出時(shí)間可調(diào)、互補(bǔ)復(fù)位輸出。因此TL77xxA系列芯片在單片系統(tǒng)中有著廣泛地運(yùn)用。下面對(duì)TL77xxA的原理作簡(jiǎn)單的介紹，并將舉例說(shuō)明其在實(shí)際中的應(yīng)用。

◆ TL77xxA系列原理

l ．TL77xxA系列原理：

TL77xxA系列集成電路硬件原理圖如圖2，其工作電壓波形如圖4。從SENSE引腳輸入電壓判斷電壓是否欠壓。

統(tǒng)上電后VCC引腳電壓上升至3．6V時(shí)，RESET輸出將變?yōu)榈碗娖健．?dāng)SENSE引腳電平高于VIT+時(shí)芯片內(nèi)部的定時(shí)功能將產(chǎn)生一定的延時(shí)(延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)度由外部電容CT決定，td=1．3X104XCT(單位：CT法拉，td秒))，在延時(shí)期間RESET為低電平RESET高電平。延時(shí)時(shí)間到了以后RESET和RESET信號(hào)截止(RESET為高，RESET為低)，上電復(fù)位完成。系統(tǒng)正常運(yùn)行中突然出現(xiàn)掉電的情況時(shí)，SENSE引腳電壓一旦低于VIT－， RESET和RESET輸出將分別為低電平和高電平并保持到VCC為2V時(shí)。當(dāng)VCC低于2V時(shí)，RESET和RESET輸出信號(hào)未知。(對(duì)于TL7705A，VIT+=V IT－=4．6V。)

注意：REF引腳必須接一個(gè)外接電容，以消除電壓快速變化時(shí)對(duì)芯片產(chǎn)生的影響。電容的典型值為0．1uf。

2．TL77xxA系列具體型號(hào)

TL77xxA系列芯片以其自身的特點(diǎn)在電壓監(jiān)控中有著重要作用，而且成本低、功能多，硬件線路簡(jiǎn)單，TL77xxA系列產(chǎn)品能滿足多種電源系統(tǒng)。下面我們將以單片機(jī)中常用的幾種形式來(lái)說(shuō)明TL77xxA在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用。

TL7705A在單片機(jī)系統(tǒng)中電壓監(jiān)控的應(yīng)用

1． TL7705A在AT89C52單片機(jī)中的一般應(yīng)用

在我們研究的投入式水位計(jì)AT89C52系統(tǒng)中，我們采用TL7705A對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的電壓監(jiān)控。如圖6，TL7705A作為AT89C52系統(tǒng)的電壓監(jiān)控芯片，以提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。系統(tǒng)芯片間連接方式如圖6所示。Ct為外接電容，其值大小影響RESET和RESET輸出信號(hào)保持時(shí)間td。為了保證本系統(tǒng)中AT89C52能進(jìn)行可靠的復(fù)位(AT89C52復(fù)位至少需要兩個(gè)完整的時(shí)鐘周期T，本系統(tǒng)假設(shè)T=100ns)，取CT為100pf，這樣就能滿足AT89C52的對(duì)于復(fù)位信號(hào)的需求。

系統(tǒng)上電：VCC引腳電壓上升至3．6V后，RESET輸出將由低電平變?yōu)楦唠姾酰珹T89C52芯片復(fù)位。RESET引腳電壓高電平狀態(tài)將保持1．3μs后恢復(fù)為低電平。這時(shí)系統(tǒng)完成-次上電復(fù)位。

手工復(fù)位：系統(tǒng)上電之后，一旦按鍵RST被按下，系統(tǒng)輸出RESET和RESET立即變?yōu)榈碗娖胶透唠娖健．?dāng)按鍵恢復(fù)時(shí)，RESET和RESET輸出將變?yōu)楦唠娖胶偷碗娖?。系統(tǒng)完成-次手動(dòng)復(fù)位。

系統(tǒng)掉電：SENSE引腳電壓低于V IT－時(shí)，RESET輸出將變?yōu)楦唠娖街敝罺CC低于2V。此時(shí)系統(tǒng)完成掉電復(fù)位。

因此加裝一片TL7705A后，系統(tǒng)運(yùn)行要穩(wěn)定許多。單片機(jī)電源對(duì)系統(tǒng)影響將為很低。

2．TL77xxA系列芯片在多電壓監(jiān)控系統(tǒng)中的運(yùn)用

如圖7所示系統(tǒng)是利用一片TL7705A和兩片TL7712A對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)常用的+12V、+SV、-12V電源電壓進(jìn)行監(jiān)視。一旦系統(tǒng)任意一路或者幾路電壓出現(xiàn)掉電或供電不正常，SYSTEM RESET將由高電平變?yōu)榈碗娖?，從而通知系統(tǒng)并對(duì)此做出相應(yīng)的處理(例如：由主電源切換至備用電源等)，為系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行提供了可靠的保障。

小結(jié)

在單片機(jī)應(yīng)用中，我們對(duì)系統(tǒng)在高頻工作下的安全和穩(wěn)定提出了更高的要求。原有的一些技術(shù)已經(jīng)滿足不了要求，原來(lái)在單片機(jī)系統(tǒng)中常用的電源復(fù)位電路(如圖8)，因?yàn)槠鋸?fù)位不可靠，不可能滿足要求。所以，-些先進(jìn)的技術(shù)需要在實(shí)際中大量的運(yùn)用。而我們的投入式水位計(jì)在采用了TL7705A作為AT89C52系統(tǒng)的電壓監(jiān)控芯片后，則較原來(lái)的電源復(fù)位電路則大大的提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。 因此單片機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的各種問(wèn)題成為了我們要盡快解決的難點(diǎn)所在。在芯片技術(shù)日益成熟的今天，集成芯片對(duì)于電源的要求越來(lái)越高。因此，我們不光要從電源及系統(tǒng)硬件電路自身解決問(wèn)題，而且要從單片機(jī)電源電壓監(jiān)控入手，從而保證系統(tǒng)正常安全的運(yùn)行。因此，電源電壓監(jiān)視芯片將越來(lái)越受到重視和應(yīng)用。

隨著單片機(jī)的應(yīng)用日趨廣泛，且其工作環(huán)境相對(duì)較惡劣，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性也會(huì)越來(lái)越高，因而其電源的穩(wěn)定性要求也越來(lái)越迫切了，相信本文會(huì)對(duì)這方面的電源設(shè)計(jì)有一定的參考所值。