Аппаратные и программные

1.2.6 Система контроля питания 
Система питания является фундаментом для любой электронной схемы. К 
сожалению, во встроенных системах не всегда удается добиться качественного 
вторичного электропитания при использовании автономных источников 
энергии (аккумуляторов, химических элементов питания и т.п.), бортовой сети 
(например, в автомобиле), при наличии большого количества помех (например, 
на производстве). Система контроля питания предназначена для обеспечения 
надежного функционирования микроконтроллера в условиях нестабильного 
питающего напряжения [40]. 
Сразу после включения питания устройства на плате начинаются 
переходные процессы. Нарастание напряжения происходит не мгновенно и не 
линейно, время установки стабильного напряжения питания зависит от схемы и 
составляет обычно десятки-сотни миллисекунд. На этот момент времени 
система контроля питания задерживает старт микроконтроллера. Если старт не 
задержать, микроконтроллер, получая нестабильное питание, может давать 
сбои в работе и часто рестартовать. 
В процессе работы система контроля питания постоянно проверяет 
уровень напряжения в цепях питания. Если уровень отклоняется от заданной 
величины, система контроля питания вырабатывает прерывание. Обработчик 
прерывания может корректно завершить работу встраиваемой системы, 
например, при внезапном пропадании питания.
Что можно сделать в обработчике прерывания, когда произошел сбой 
питания? Можно попытаться сохранить в энергонезависимой или обычной 
памяти контроллера текущее состояние прикладной программы, чтобы после 
возобновления подачи электроэнергии продолжить работу с прерванного места. 
Естественно, для реализации такого механизма защиты от сбоев питания вы 
должны реализовать свою программу так, чтобы в ней были четко выражены 
состояния ее работы. Другими словами, при проектировании такого рода 
программ очень полезно использовать конечные автоматы. 
Задача супервизора питания – отследить уровень питающего напряжения и 
выдать цифровой сигнал, если уровень не соответствует заданному критерию. 
К чему могут привести изменения питающего напряжения? 

---

37 
Так как схема СнК не является чисто активной нагрузкой, при включении 
питания начинаются так называемые переходные процессы. Уровень питания 
устанавливается не сразу, а в течении нескольких десятков - сотен 
миллисекунд, при этом в ряде случаев могут возникать хаотичные колебания 
напряжения. В результате, микропроцессор и программируемая логика может 
десятки раз включаться и выключаться отрабатывая начальный участок 
алгоритма. Такое поведение схемы может отрицательно сказываться на 
энергонезависимой памяти устройства, так и на объекте управления, 
подключенном к УСО системы ввода-вывода. Аналогичные переходные 
процессы обычно возникают при выключении устройства или при внезапном и 
кратковременном пропадании питающего напряжения ( например из-за плохого 
контакта). 
Самым простым способом борьбы с этим явлением, является 
использование супервизора питания, который держит сигнал RESET в 
активном состоянии на время работы переходных процессов. 
Обычно, для защиты от переходных процессов супервизоры питания 
снабжают компаратором с триггером Шмидта, а также счетным таймером, для 
организации регулируемой или постоянной задержки выходного сигнала. 
Очень серьёзную проблему вызывает подача нескольких напряжений 
питания на схему. Какие проблемы могут возникнуть? Во-первых, при 
некорректной подаче питающего напряжения снижается надежность 
электронных компонентов, что в свою очередь снижает срок службы СнК. Это 
происходит из-за того, что некоторое время после включения, электронным 
компонентам приходится работать в недопустимых условиях (например, только 
с одним источником питания вместо трёх). Во-вторых, возможны ситуации, 
когда некорректная подача нескольких напряжений на плату вызывает 
превышение допустимых токов или напряжений на выводах микросхем, что 
может привести к фатальным последствиям. 
Из-за некорректной подачи нескольких напряжений может возникнуть 
тирристорный 
эффект, 
приводящий 
к 
временному 
повышенному 
энергопотреблению или даже выходу устройство из строя. Возможен так же 
конфликт системных шин, возникающий из-за того, что при старте часть 
системных шин работает встык друг другу (обе шины работают на выход 
одновременно). 
Решение проблем, связанных с несколькими питающими напряжениями 
также возможно с помощью супервизора питания.