Czy mikrokontroler wyłącza się z powodu krótkiej utraty zasilania, czy kondensator może to naprawić?

Mam mikrokontroler podłączony do zasilania 5 V, które przechodzi przez regulator napięcia obniżony z 12 V.

Zakładam, że restartuje się, ponieważ możliwe jest, że napięcie spadnie szybko na krótki ułamek czasu, co wystarcza, aby ponownie uruchomić układ.

Czy to założenie jest prawidłowe?

Czy dodanie kondensatora do obwodu może rozwiązać ten problem?

Możliwe są tutaj dwie rzeczy: krótkie usterki (ns do µs) i znacznie dłuższe przerwy w dostawie (ms do s).

Zawsze potrzebujesz kondensatora obejściowego zasilającego i uziemiającego mikrokontrolera. Utrzymuje to lokalną podaż na stałym poziomie, pomimo dość dużych, bardzo krótkoterminowych zmian prądu pobieranego przez mikrokontroler. Te zmiany są zbyt szybkie, aby zasilacz mógł je regulować. Ponadto ślady z powrotem do zasilania mają wystarczającą impedancję przy wysokich częstotliwościach tych szybkich zmian prądu, aby powodować lokalne wahania napięcia, nawet jeśli główne zasilanie było całkowicie stabilne.

Innym problemem związanym z długoterminowym zanikiem zasilania musi być gdzieś znaczne magazynowanie energii. W końcu przez pewien czas nie ma wystarczającej mocy, a lokalna pamięć masowa musi tymczasowo nadrobić różnicę. Najlepiej umieścić to przed regulatorem. Powiedzmy, że twój regulator wymaga rezerwy 2 V. Oznacza to, że nadal będzie wytwarzać napięcie 5 V, dopóki jego wejście nie spadnie poniżej 7 V. To o 5 V mniej niż nominalne 12 V. Wejście wystarczająco duże na wejściu może utrzymać napięcie wejściowe regulatora przez jakiś czas po tym, jak nagle napięcie 12 V zanika. Ustaw diodę Schottky'ego szeregowo z wejściem 12 V, a następnie zaślepką. Zapobiega to rozładowaniu nakładki przez zatyczkę.

Na przykład załóżmy, że nakładasz 1 mF na wejście regulatora (oprócz oczywiście małych pułapów wysokiej częstotliwości wymaganych do podstawowej pracy regulatora, jak określono w arkuszu danych). Ponieważ nie powiedziałeś, jaki jest twój prąd, arbitralnie wybierzemy 100 mA w tym przykładzie. Powiedzmy również, że dioda Schottky'ego spada przy pełnym prądzie 500 mV.

Nasadka jest następnie ładowana do 11,5 V podczas normalnej pracy i może spaść do 7 V, zanim zacznie spadać zasilanie 5 V. (4,5 V) (1 mF) / (100 mA) = 45 ms, czyli jak długo nasadka może utrzymywać działanie po nagłym zaniku napięcia wejściowego 12 V.

Jeśli naprawdę spadnie zasilanie, lepiej zrobisz z kondensatorem przed regulatorem napięcia (izolowanym diodą, jeśli to konieczne). Dzięki temu napięcie spadnie bardziej, zanim spadnie poniżej specyfikacji dla mikro.

Na przykład (zbieranie liczb z powietrza) załóżmy, że Twoja mikro potrzebuje 5 V, twój regulator dostarcza 4,75 V, a Twoja mikro gwarantuje pracę przy 4,5 V. Przypuśćmy, że zasilasz regulator 9 V z brodawki ściennej, a mikro i inne rzeczy pobierają 50 mA. Załóżmy, że regulator spada na 1,5 V.

Jeśli umieścisz kondensator 1000 uF za regulatorem, czas, w którym będzie on utrzymywał mikro to:

t = 1000uF * (4,75 V - 4,5 V) / 50 mA = 5 ms

Jeśli umieścisz go przed regulatorem, czas, w którym będzie trzymał mikro to:

t = 1000uF * (9 V - 6 V) / 50 mA = 60 ms (około 12x dłużej)

Podejrzewam, że może to być problem z zakłóceniami elektromagnetycznymi powodujący zakłócenia mikroprogramu, chyba że masz wyraźne oznaki, że napięcie faktycznie spada.

Kondensatory ceramiczne muszą znajdować się blisko (~ 1 cm) od styków zasilających MCU. Dotyczy to praktycznie wszystkich układów scalonych.

Ale jeśli masz wątpliwości, dlaczego MCU resetuje się, zwykle mają rejestry wskazujące, dlaczego nastąpiło resetowanie. Niektóre MCU mają na obwodzie brązowy obwód, a punkt wyłączenia można nawet ustawić na niektórych z nich.

Z którego MCU korzystasz?

Dobrą praktyką jest umieszczanie pewnej pojemności w pobliżu ZAMKNIĘCIA styków zasilania mikrokontrolera. Zazwyczaj robi to równolegle 1 uF i 0,1 uF. Jest to jednak ogólna wskazówka. Zależy to od tego, jak ciężki jest spadek napięcia (jak dużo i jak długo), który pokaże, ile pojemności pojemnościowej.

Ponadto do tłumienia szumów przewodzonych z powodu wyładowań elektrostatycznych dodałbym czapkę 470pF równolegle do powyższego.

To powiedziawszy, polecam zajrzeć do arkusza danych mikrokontrolera, aby sprawdzić, czy w przypadku takich awarii ustawiony jest bit awarii zasilania, aby sprawdzić, czy w ogóle nie jest to awaria zasilania.