Nguyên tắc giám sát nguồn điện là gì?
Hoạt động đáng tin cậy của hệ thống thường phụ thuộc vào chất lượng nguồn điện. Điện áp nguồn thấp có thể gây ra lỗi trong hoạt động, chẳng hạn như lỗi gửi dữ liệu đến bộ nhớ hoặc thiết bị bên ngoài bằng bộ vi điều khiển, FPGA hoặc ASIC. Điện áp quá mức có thể gây hư hỏng vĩnh viễn cho thiết bị. Ngoài việc cung cấp khả năng bảo vệ khi điện áp dao động, người dùng cũng có thể cần xác định nguồn gốc của lỗi.
Nguyên tắc cơ bản:
Sử dụng bộ điều chỉnh điện áp, một cặp FET và một số điện trở để đạt được chức năng tắt nguồn. Giao diện đường dây kép và thanh ghi lỗi của bộ điều chỉnh điện áp phải cung cấp khả năng giám sát lỗi và phải cung cấp EPROM (dung lượng địa chỉ được khuyến nghị là 4KB) để lưu trữ thông tin sản xuất và thông tin thẻ dịch vụ bảo trì. Bộ điều chỉnh điện áp này giám sát ba điện áp đầu vào với ngưỡng điện áp lần lượt là 4,6, 2,9 và 1,0V. Mạch hiển thị trong hình cung cấp cấu hình trong đó nếu điện áp nguồn 5V quá thấp hoặc nếu điện áp nguồn 3,3V quá thấp hoặc quá cao thì đầu ra 3,3V sẽ bị tắt.
Nếu điện áp nguồn 5V quá thấp hoặc điện áp nguồn 3,3V quá thấp hoặc quá cao, mạch tắt quá áp/thấp áp sẽ tắt đầu ra 3,3V.
Thiết kế này sử dụng bóng bán dẫn hiệu ứng trường oxit kim loại (MOSFET) Q1 làm phần tử dẫn điện hoặc công tắc chính. MOSFET là thiết bị PMOS chỉ cần 2,5V VGS để dẫn điện nên nó có thể hoạt động khi điện áp nguồn giảm xuống 2,5V và RDS (trên điện trở) của nó cũng nhỏ hơn 0,1 ohms. Bộ điều chỉnh điện áp điều khiển cổng của FET thông qua FET (Q3) có VGS tối đa là 2,5V. Trong tình huống điện áp thấp, MOSFET và FET có thể được thay thế bằng MOSFET kép, chẳng hạn như Si4913 của Siliconix, có VGS là 1,8V và RDS (trên điện trở) là 24 milliohms ở điện áp 1,8V.
Trong ví dụ này, việc giám sát VCC của bộ điều chỉnh điện áp được hoàn thành bởi X40435 của Intersil. Sau khi VCC vượt quá ngưỡng 4,6V, X40435 sẽ tắt đầu ra RESET của đầu cuối phóng điện mạch hở trong 200 mili giây (tPOR). Khi điện áp nguồn 3,3V cao hơn 2,9V, mạch giám sát đầu vào V3MON của X40435 sẽ tắt đầu ra V3FAIL của đầu nối rò mạch hở. Khi cả hai điều kiện trên đều được đáp ứng, cổng của FET (2N7002) được kéo lên cao và bật, cho phép đầu ra V2FAIL điều khiển cổng của MOSFET (trong trường hợp này là Si3443). Nếu bạn không muốn độ trễ tPOR cho đầu vào 5V, bạn có thể sử dụng đầu ra LOWLINE thay vì đầu ra RESET.
Đầu vào V2MON của X40435 có bộ chia điện áp cho nguồn điện 3,3V. Cấu hình của điện trở chia điện áp đảm bảo khi điện áp nguồn 3,3V đạt 3,6V thì điện áp V2MON là 1V. Tuy nhiên, khi điện áp nguồn 3,3V thấp hơn 3,6V, V2FAIL trở thành mức cao "THẤP" và nguồn cấp MOSFET cho tải được bật.
Khi điện áp nguồn 3,3V đạt 3,6V, đầu ra V2FAIL được đặt ở mức cao "CAO" và nguồn đầu ra bị tắt. Khi điện áp nguồn 3,3V hoặc 5V thấp hơn ngưỡng tương ứng, thiết bị 2N7002 bị tắt, cổng Si3443 được kéo lên cao và tải lại bị tắt.
