So überwachen Sie Versorgungsspannungen richtig

Wie überwacht man Versorgungsspannungen für digitale Schaltungen (Mikrocontroller, FPGAs, RAM) richtig? (Ich bin über diese Frage gestolpert, als ich an sicherheitskritischen Systemen gearbeitet habe.)

Was ich oft gesehen habe, sind ADCs, die die Versorgungsspannung regelmäßig messen, aber diese Art von Schaltungen sind schwach gegen Störungen, da der ADC die meiste Zeit nicht im richtigen Moment misst. Glitches können zu Speicherbeschädigungen führen, die katastrophal sein können. Darüber hinaus scheint ein Blick auf http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/product-selector-card/Supervisorsfd.pdf , dass eine gewisse Widerstandsfähigkeit gegen die Erkennung von Störungen sogar erwünscht zu sein scheint. Was sinnvoll ist, denn solange ein Glitch keine bestimmte Breite oder Tiefe hat, hat er keine Auswirkungen.

Aber ich bin auch über einige ICs (z. B. eine RTC) gestolpert, die neben ihrer normalen Brown-Out-Schaltung über eine Flankenerkennung verfügen, um plötzliche Anstiege oder Abfälle der Versorgungsspannung zu erkennen.

Zusammenfassend ist es nicht wünschenswert, neben der normalen "statischen" Spannungsüberwachung (mit Dingen wie ADCs oder Komparatoren) eine Schaltung zu haben, die Störungen erkennen kann (mit einer ausreichend großen Tiefe, um Auswirkungen zu haben)?

Fragen Sie sich, was Sie erreichen möchten und ob ein einfaches "Produkt" eine besondere Notwendigkeit für die Selbstüberwachung der Stromversorgung hat. Welche Geräte sind für die Selbstüberwachung von Netzteilen erforderlich und warum? Auf welche Art von Produkt könnte Ihre Frage abzielen? Und wenn Sie einen Fehler entdecken, was tun Sie dagegen oder was sollten Sie dagegen tun?
Viele elektronische Systeme verfügen über keinerlei Versorgungsüberwachung und sind lediglich darauf angewiesen, dass das Netzteil die richtige Spannung liefert. Die meisten dieser Systeme funktionieren gut. Ein vorhandenes Stromversorgungsüberwachungssystem garantiert auch keinen sicherheitskritischen Betrieb. Sie sollten vermeiden, in die Falle zu tappen, etwas über ein mögliches Problem zu erfahren, alles tun, um es zu vermeiden, aber andere (kritischere) Probleme übersehen, die Ihr System möglicherweise hat.
@Andyaka Nein, ein einfaches Produkt braucht das normalerweise nicht. Der Fall der RTC ist etwas Besonderes, da Störungen die Genauigkeit der Uhr beeinträchtigen können. Auf der anderen Seite brauchen sicherheitskritische Systeme dies, aber gerade dort war ich überrascht, dass es oft nur einen ADC gibt, der meiner Meinung nach digitale Schaltungen nicht richtig schützt. Wenn ein ausreichend großer Störimpuls erkannt wird, ist das System unsicher und sollte Maßnahmen ergreifen, um wieder in einen sicheren Zustand zu gelangen (entsprechenden Speicher zurücksetzen oder neu laden).

Antworten (3)

Aber wenn es zu einem „Brownout“ kommt und die Spannung unter einen bestimmten Wert abfällt, hilft es nicht, einen ADC zur Überwachung der Situation zu haben.

Eine "elektronische Sicherung" habe ich in der Vergangenheit für Stromfehler verwendet. Der TPS2420 hat auch UVLO, aber es ist nicht einstellbar, bei einigen anderen elektronischen Sicherungen sind sie es. Diese Art von Teilen hat einen Fehlerstift und Sie können den Fehlerstrom einstellen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn Sie die Spannung auf "Einbrüche" überwachen möchten, ist dies eine gute Schaltung, die in vielen Leistungs-ICs zu finden ist, oder Sie können eine mit diskreten Komponenten bauen:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Der Schmitt-Trigger-Komparator stellt sicher, dass der Ausgang nicht schwankt und eine Hysterese aufweist, sodass bei einem Einbruch und schnellem Schalten keine schnellen Oszillationen eingeschaltet werden. Die Widerstandsbrücke bestimmt die Spannung, die die Schaltung erkennt (die mit der Referenzspannung des Komparators übereinstimmen sollte). Die Stromquelle stellt sicher, dass der Komparator auch bei niedrigen Spannungen noch funktioniert (und Sie sollten einen Kondensator an der linearen Versorgung haben, der die Schaltung unter schlechten Bedingungen am Laufen halten sollte). Sie könnten den Ausgang dieser Schaltung in einen S / R-Latch oder den Interrupt-Pin für einen Mikroprozessor führen.

Das Problem ist, dass, sobald Ihr Angebot nicht stabil ist, alle Wetten ungültig sind. Jeder Fehler, der Vcc unter den Mindestschwellenwert in einer Prozessorschaltung oder ähnlichem bringt, ist wirklich eine schlechte Nachricht.

Wenn ich vermutete, dass dies der Fall war, aber das Ereignis nicht mit einem Oszilloskop erfassen konnte (vielleicht weil es sehr selten vorkam), würde ich in Betracht ziehen, eine analoge Latch-Schaltung zu entwerfen, um auf irgendeine Weise anzuzeigen, dass die Versorgung unter die Grenzen gefallen war. Aber dies würde immer noch dazu dienen, das Problem zu bestätigen, damit ich versuchen könnte, es an der Quelle zu beheben. Ich würde nicht versuchen, einen Prozessor erkennen zu lassen, wann seine eigenen Vorräte flockig waren (obwohl es Dinge wie die Brown-Out-Erkennung gibt, aber das ist etwas anders).

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Versorgungsspannung zu überwachen. Eine einfache und effektive Lösung ist ein Power-On-Reset-Chip wie der DS1233AZ-15+.

https://www.digikey.com/products/en?keywords=DS1233AZ-15%2B-ND

Lesen Sie das Datenblatt durch, um zu verstehen, wie es funktioniert. Sie könnten Ihre eigene Überwachungsschaltung mit einem Hochgeschwindigkeitskomparator und einer Spannungsreferenz erstellen. Das Abtasten der Versorgungsspannung mit einem ADC ist wahrscheinlich nicht erforderlich, es sei denn, Sie benötigen ein Protokoll der Daten. Höchstwahrscheinlich müssen Sie nur wissen, ob etwas passiert ist, und entsprechend handeln.

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