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        單片機如何保護電路

        2022-07-05


        正確的電路保護方法可以大大提高產品或設計的可靠性。不幸的是,不是電路保護都以保險絲和瞬態電壓抑制之類的硬件形式出現。某些形式的電路保護可能來自軟件,這可能會造成混亂。在本文中,我們將探討單片機如何保護電路。

        一、 單片機的基本保護

        在設計用于單片機的電路保護電路時,先考慮基礎知識。這意味著,連接到導體且暴露于外界的數字引腳(例如連接器)均需使用齊納二極管和限流電阻器進行適當保護。如果模擬輸入也連接到外部導體,則還要具有齊納二極管和限流措施。

        由于其CMOS特性,單片機設計也對嘈雜的電源軌敏感(嘈雜的電源線會導致邏輯門無法正確操作)。因此,使用正確類型的去耦電容器很重要。大容量電容器(例如極化電容器)可用于處理外圍設備和大功率設備的突然功率需求。另一方面,小型無極性電容器可用于減少電源軌上的開關噪聲。

        通常需要在單片機的每對電源引腳上放置等效串聯電阻(ESR)值低的小型無極性電容器。例如,PIC18F45K22具有兩對輸入電源(VDD和VSS),每對輸入電源應直接連接一個低值陶瓷電容(例如10nF)。

        二、電路保護的類型

        到目前為止,上述保護方法通常是被動的,只能應對電涌。其他形式的電路保護又如何呢?

        盡管電壓和電流浪涌會損壞單片機,但不可靠的電源和電源中斷無疑會造成大的損壞(只是物理意義上而言)。通常,在降低的電壓下工作時,電路很少受到損壞,但是涉及數字邏輯的電路的行為可能會出乎意料。

        從局外人的角度來看,以單片機為基礎的電路在降低的電壓下運行仍然可以驅動顯示器并運行固件(因此似乎可以正常工作),但是來自外部源(例如I2C設備)的數據可能會變得不可靠,因為它們會不能在正確的電壓水平下運行,這會導致錯誤的可靠性。如果電路在控制安全設備,則只有一半電路在工作,否則有造成嚴重傷害的危險。

        那么,如何保護電路免受功率降低呢?

        三、單片機中的掉電檢測

        雖然通??梢酝ㄟ^使用外部分立元件(例如保險絲和二極管)來減輕過電壓和電流,但降低功率(稱為掉電)的難度卻較大。

        一種方法是設計專用電路,該電路可以在小電壓電平下運行并主動監視電源軌。這種方法的問題在于,它可能會增加設計價格以及PCB的復雜性。但是,通常有很多資源可能會減輕設計師的成本。那就是單片機本身?;趩纹瑱C的設計通常具有備用的外設,引腳,存儲器和處理時間。這意味著設計人員不需要在設計中包括其他組件即可執行有源電路健康狀況監視。一些單片機包含掉電外設,這可能導致復位并設置標志以向固件指示已檢測到掉電。

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