单片计算机掉电保护设计

1 引言

单片计算机（简称单片机）在工作时，因某种原因造成突然掉电，将会丢失数据存储器（RAM）里的数据，冲掉前期工作的所有信息。为了在突然掉电时能够保持数据存储器（RAM）的数据，保证单片机系统稳定、可靠地工作，数据信息处理的安全，虽然单片机主电源里有大容量滤波电容器，当掉电时，单片机靠贮存在电容器里的能量，一般能维持工作半个周期（10ms）左右。为此，要求一旦市电发生瞬间断电时，必须要有一种电源能在小于10ms的时间内重新送电，确保单片机系统正常运行，这一任务就由UPS 来完成。电源系统瞬时掉电所产生的干扰会造成单片机的计算错误和数据丢失，有了UPS可以使单片机系统连续可靠地工作。单片机系统除使用UPS外，下面介绍一种行之有效的后备电源。

通过理论和实践证明，当供电电压由5V下降到45V时单片机通常均能正常运行，但电压再往下跌落时，单片机就不能继续正常运行。在一般情况下 CPU、CMOS、TTL电路将因电源电压跌落而首先不能正常运行，RAM在电压跌落到比较低时尚能工作。因为单片机使用的主电源均有大容量电容，所以在主电源失电时，如果按放电曲线在下跌到单片机能正常运行工作的最低电压之前，把后备电源接上便能保持单片机正常运行。

2 掉电保护电路原理

掉电保护电源转换特性如图1所示。

图中A后备电源最低电压衔接点，t=tA

Vi1正常工作电压

Vi2最低工作电压

后备电源的配置如图2所示。

后备电源B为125V镉镍电池四节串联，通过二极管D与主电源隔离。如果输出电流大，在主电源输出电压下降到不能及时衔接后备电源时（t电容C放电回路的等效电路如图3所示。

图中Ri1单片机输入阻抗

Ri2主电源输出阻抗

放电时间常数T=R·CR

R=(Ril·Ri2)/(Ril+Ri2)

若想延迟放电时间，则可加大电容C的容量。

3 结语

单片机掉电保护电路是多种多样的，所采用的元器件和电路形式千差万别，但是有一点必须得到保证，那就是当主电源电压下跌到单片机系统不能正常工作之前，后备电源必须接通，以确保单片机正常运行。