Супервизоры питания
Супервизоры питания - интегральные микросхемы, которые изменяют состояние своего выходного цифрового сигнала, если уровень напряжения питания снизился ниже определенной пороговой величины напряжения. Доминирующей сферой использования таких устройств являются микропроцессорные системы, особенно если в них используются энергонезависимые запоминающие устройства. Применение супервизоров питания в таких системах позволяет устранить следующие проблемы:
- несанкционированное поведение микропроцессора/микроконтроллера при подаче питания и снятии питания, т.е. когда существуют интервалы времени, когда напряжение питания находится на недостаточном уровне для корректной дешифрации и исполнения кода команды;
- как следствие из первого пункта, инициация самопроизвольной записи в энергонезависимую память за счет сбоя в выполнении программы;
- инициация процесса записи в энергонезависимую память, когда напряжение питания заведомо находилось на уровне недостаточного для корректного завершения процесса записи.
Кроме того, супервизоры питания могут использоваться как автономное устройство в составе цифровой или микропроцессорной системы в качестве, например, порогового элемента, релейного регулятора и пр.
Компания Rohm выпускает несколько серий супервизоров питания, состав которых иллюстрирует рисунок 1.
Рисунок 1. Классификация супервизоров питания компании Rohm
Все супервизоры питания разделяются на два типа: биполярный и КМОП. Следует подчеркнуть, что наименование первого типа означает не двуполярность, а выполнение интегральной схемы на основе биполярной технологии, т.е. на основе биполярных транзисторов. Соответственно, КМОП-тип означает выполнение супервизора по КМОП-технологии и, как следствие, подчеркивает пониженное по сравнению с биполярным типом собственное энергопотребление.
Следующей различающей чертой супервизоров питания является схемотехника выхода: открытый сток/коллектор и двухтактный КМОП-выход (см. рисунок 2). Использование супервизоров питания с открытым стоком/коллектором оправдано в том случае, если управляемая линия организована по принципу монтажного И, лог. 1 в которой формируется за счет внешнего подтягивающего к плюсу питания резистора. Такой резистор, как правило, содержат большинство входов сброса современных микроконтроллеров. Если же управляемая линия является высокоимпедансной, то необходимо использовать супервизор с КМОП-выходом, представляющего собой двухтактный ключ и обеспечивающий формирование как лог. 0, так и лог.1.
  
Рисунок 2. Схемотехника выходного каскада супервизоров питания
Супервизоры также отличаются схемами обработки исполнительного сигнала (см. табл.1). Самые простые супервизоры (серия BD47) не содержат никакой обработки и выход компаратора у них управляет непосредственно выходным ключевым транзистором. Их недостатком является неустойчивость поведения на пороге срабатывания. Для устранения этого недостатка в остальных сериях введен триггер Шмита, обладающего гистерезисной характеристикой. В тех случаях, где допускается кратковременное снижение уровня питания, необходима временная задержка исполнительного сигнала, иначе это приведет, например, к нежелательному сбросу микроконтроллера. Компания Rohm выпускает несколько серий супервизоров с функцией задержки исполнительного сигнала. При этом используются два принципа формирования временной задержки. Первый основан на заряде внешнего конденсатора С через внутренний резистор с фиксированным номиналом. Особенностью данного способа является возможность получения желаемой временной задержки путем подбора номинала внешнего конденсатора. В другом случае используется встроенный генератор, который тактирует цифровой счетчик. Выход компаратора в этом случае является сигналом разрешения счета. Данные супервизоры отличаются фиксированными значениями временных задержек (50, 100 и 200 мс) и, как следствие, минимальным числом внешних компонентов.
Таблица 1. Методы обработки исполнительного сигнала
| Метод |
Структурная схема |
| Без обработки |
|
| Компаратор с триггером Шмита |
BD48XXG/FVE: выход с открытым стоком
|
BD49XXG/FVE: КМОП-выход
|
| С задаваемой временной задержкой |
|
|
| С фиксированной временной задержкой |
|
|
|
