一種新型嵌入式系統(tǒng)電源監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)

1 引言
嵌入式系統(tǒng)對供電電源要求比較嚴(yán)格．通常都需采用獨(dú)立的穩(wěn)壓器件供電。在嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中，通常在電源模塊的交流輸入端為供電提供過壓保護(hù)，但在直流輸出端一般只是采用穩(wěn)壓器件為系統(tǒng)提供正常的供電，并提供一個(gè)發(fā)光二極管檢測直流電壓的有無，并未過多的考慮系統(tǒng)工作時(shí)電源模塊輸出電壓是否準(zhǔn)確以及能否讓各種器件正常運(yùn)行。針對這一現(xiàn)象，這里給出一種應(yīng)用于某嵌入式系統(tǒng)的電源監(jiān)控模塊的設(shè)計(jì)方案以及具體的硬件實(shí)現(xiàn)。

2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思想
嵌入式系統(tǒng)中供電電壓過高會損壞器件，而過低集成電路則導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作。因此電源監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)需遵循以下原則：
(1)保護(hù)原則電壓過高，必然會燒壞器件；有時(shí)，電壓過低，由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，可能不僅會影響器件的正常工作，還會對器件造成一定損害。因此，電源監(jiān)控模塊不僅需要實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)，還需要實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)。
(2)預(yù)警原則在系統(tǒng)工作前，需要對供電電壓進(jìn)行預(yù)檢測，判斷電壓是否符合設(shè)定值，并能給出正確的判斷指示。同時(shí)，在系統(tǒng)工作時(shí)，也應(yīng)該能夠?qū)崟r(shí)的對工作電壓進(jìn)行檢測判斷，同步指示系統(tǒng)供電是否正常。
在某無線通信設(shè)備便攜式檢測平臺系統(tǒng)中，采用ARM與FPGA相結(jié)合的嵌入式主控模塊，主控模塊需+5 V、+3．3 V、+2．5 V和+1．8 V 4種供電電壓，電源監(jiān)控模塊應(yīng)能提供兩種主要功能：在系統(tǒng)啟動前能夠?qū)﹄娫垂╇娔K的工作狀況進(jìn)行自檢，并能實(shí)時(shí)的指示電源模塊的工作狀態(tài)；對系統(tǒng)中的其他模塊提供實(shí)時(shí)的欠壓／過壓保護(hù)。

3 主要器件選擇及工作原理
3．1 電源監(jiān)控器件
該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電源模塊采用新型電壓監(jiān)測器件ADM1184。該器件能夠精確監(jiān)測嵌入式處理器核心器件的工作電壓，以確保其在容許的電壓范圍內(nèi)運(yùn)行。ADM1184將精確度改善至低于±0．8％．使其符合目前對于處理器監(jiān)測需要的要求，因此該器件能廣泛用于如便攜式無線通信檢測平臺等敏感且具有高可靠度的應(yīng)用裝置中，使得系統(tǒng)更安全、更具可靠性，從而達(dá)到最優(yōu)的性能。同構(gòu)型的多重電壓監(jiān)測器與序列發(fā)生器通常只能達(dá)到大于±1．5％的精確度位準(zhǔn)，要監(jiān)測在低容錯度以及較窄運(yùn)作波段下進(jìn)行低電壓核心電源供應(yīng)的處理器，難以符合需求。ADM1184擁有4組具有0．6 V參考電壓的精密比較器，用來監(jiān)測獨(dú)立的電壓通道。該電壓監(jiān)測器件可以在2．7～5．5 V的供電電源范圍中工作，且具有4組能夠加以編程設(shè)置的輸入，以監(jiān)測外部不同電壓位準(zhǔn)。
3．2 穩(wěn)壓器件
考慮到系統(tǒng)各模塊所需+5 V電源的電流在2 A，因此需要選擇一種輸出電流較大的穩(wěn)壓器，產(chǎn)生+5 V電壓的器件，這里選用LM2676,如圖1所示。

LM2676是一種開關(guān)型集成穩(wěn)壓器，可提供一個(gè)驅(qū)動能力達(dá)3 A，可逐級下降的開關(guān)穩(wěn)壓器的所有功能，具有良好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性：使用一只低導(dǎo)通電阻的DMOS電源開關(guān)獲得高輸出效率；固定輸出3．3 V，5 V和12 V電壓，或調(diào)節(jié)輸出。