本文導讀

可靠性是每一個產品的靈魂，如果一個產品可靠性不好，那它就是一個失敗的產品，因為客戶不會使用存在風險的產品，然而產品的可靠性不僅受到上下電、復位等內部因素影響，還會被供電的突然關斷、工作環境等外部因素干擾。產品的控制系統對突然斷電的反應和保護措施是判斷產品可靠性的重要標準。

一、系統掉電保護的重要性和可行性

嵌入式系統的產品在使用或者調試中，會經常遇到系統電源突然掉電的情況，這種突發情況會導致系統丟失重要的數據且不能恢復，還有系統在運行中突然中斷，會對SD卡或者SDRAM等運行內存造成損壞，這種情況往往會影響產品的可靠性，為了盡量的避免這種不穩定性情況的出現，產品需要增加掉電檢測和保護電路。

掉電檢測和保護電路就是對系統電壓進行監測，當系統電壓值下降到低壓警戒值時，電路會發現并做出反應，發出一個警告信號，處理器接收到警告信號之后馬上進行數據保存等操作，防止系統數據丟失。

二、掉電檢測保護電路功能框圖

圖1是一種典型掉電檢測保護電路，此功能框圖可以讓大家更好的了解掉電檢測保護電路的工作原理。

掉電電路為四個部分：超級電容電路（含三極管開關電路）、DC-DC升壓電路、LM393比較器電路、DC-DC降壓電路。這四部分電路和處理器組成一個完整的掉電檢測和保護電路。

圖1 掉電檢測電路框架圖

三、LM393比較器電路運用

LM393比較器電路如圖2所示，圖中比較器IN-輸入端VCC_4V4是MP1542升壓電路的輸出，IN+輸入端是系統的5V電壓，當VIN-> VIN+時，比較器輸出低電平；當VIN-< VIN+時，比較器輸出高電平。

圖2 LM393比較器電路

四、MP1542升壓電路運用

MP1542升壓電路如圖3所示，系統通過LM393的比較器電路控制著升壓電路的使能：

系統上電后，比較器兩端輸入大小如下：VIN- < VIN+，因此比較器輸出高電平信號，其中V_DET信號接入MP1542的負反饋端，V_DET為高電平時拉低電路的輸出，達到不使能升壓電路的效果；

系統斷電后，5V系統電壓快速下降，比較器兩端輸入大小如下：VIN- > VIN+，因此比較器輸出低電平信號，V_DET為低電平時，根據公式：Vout=[(12/5)+1]*1.25，MP1542的電路輸出4.25V，達到使能升壓電路的效果。

圖3 MP1452電路

五、掉電檢測保護電路的電源波形和工作過程

為了更直觀的理解掉電檢測保護電路的作用，我們繪制了系統工作的電源波形圖，如圖4所示，掉電電路的四個部分電路分別在不同的時間發揮著不同的作用。

圖4 系統電源波形圖

當5V電源供電時，5V電壓促使三極管開關電路導通，LM393比較器的高電平輸出讓MP1542升壓不工作，為超級電容提供只進不出的充電環境（電容充滿后兩端電壓為4V），系統的常用4.2V電源是5V通過MP2315降壓電路獲得。

當系統斷電時，LM393比較器的低電平信號使能MP1542電路，為超級電容提供放電回路（電容電壓有8-10S時間穩定在2.5-4V，MP1542最低輸出電壓2.5V），電容電壓通過MP1452電路升到4.2V，作為處理器的備用供電電源，在開啟備用電源之時，LM393比較器也給處理器發出了一個低電平報警信號，如圖2所示，PD_DETC信號直接輸出給處理器，處理器檢測到此信號馬上做出保存數據等一系列關閉系統的應急操作。

此電路使用時需要注意：超級電容兩端電壓未達到2.5V之前，掉電檢測保護電路不能正常工作，所以電容充電的時間需要把控，超級電容的充電公式：t =（C * V）/I，C為超級電容的額定容量，V為超級電容工作電壓，I為充電電流，超級電容充電所需時間不能太長，會影響系統的性能。

上述文章闡述的電路就是一種非常實用的系統掉電檢測和保護電路，此電路可以讓嵌入式系統避免突然掉電時丟失數據的現象，有效的提高了產品的可靠性。