鉅大LARGE | 點擊量：687次 | 2022年04月02日
基于CPLD的電池供電系統(tǒng)斷電電路的設計
今天，大多數(shù)的CpLD（復雜可編程邏輯器件）都采用可減少功耗的工作模式，但當系統(tǒng)未使用時，應完全切斷電源以保存電池能量，從而實現(xiàn)很多設計者的最終節(jié)能目標。圖1描述了如何在一片CpLD上新增幾只分立元件，實現(xiàn)一個節(jié)省電池能量的系統(tǒng)斷電電路。在本例中，使用的CpLD是AlteraEpM570-T100。使用一只外接p溝道MOSFETQ1和一只國際整流器公司的IRLML6302（或等效器件），構成IC1CpLD的一個電源控制開關。CpLD和開關矩陣控制著MOSFET的柵極，當用戶按下一個開關時，在Q1上施加開關的偏壓。CpLD內(nèi)帶一個嵌入的計時器，用于監(jiān)控開關和系統(tǒng)的工作。當系統(tǒng)處在一個特定的不工作周期內(nèi)時，計時器會去掉MOSFET的柵極驅(qū)動，使CpLD以及連接到MOSFET上的其它元器件斷電。
圖1用幾只外接電元和內(nèi)部的邏輯塊，就可以使一個CpLD電路在預設間隔后切斷自身的電源
Q1的源極連接到電池的正極，其漏極連接到IC1的VCC(INT)、VCC(IO1)和VCC(IO2)電源腳和其它要斷電控制的元件。當電源斷開時，一只1kΩ的上拉電阻R3將Q1的柵源電壓保持在0V，維持其關斷狀態(tài)。當切斷IC1電源時，它通過CpLD的斷電管腳建立一個對地的泄漏路徑。EpM570T100帶有熱插保護，可將任何用戶可接觸器件的I/O腳限流在300mA以下。因此，即使在最差情況下，R3上出現(xiàn)的I/O腳電壓也不會達到FET的0.7V最小柵極閾值導通電壓。
按下任何開關都會通過開關的觸點以及相應的二極管建立一個電流路徑，因此在R3上出現(xiàn)約2.3V的柵源偏壓，這個電壓足以在約100ms時間內(nèi)使Q1導通，并為IC1供電。當激活機械開關時，它們的最小導通時間至少為3ms，而一個典型的操作員的按/放時間至少要30ms。由于人的響應時間相對較慢，在操作者松開開關以前，CpLD可以完成導通、復位內(nèi)部電路，并將使Q1導通的斷電管腳維持在邏輯零狀態(tài)。
除了用戶設定的應用邏輯以外（圖中未畫），CpLD的電源控制邏輯新增了一對標準參數(shù)的庫宏電路，它由Altera的QuartusII開發(fā)工具生成。內(nèi)部的4.4MHz±25%振蕩器Altufm_osc驅(qū)動一個模塊化44millionLpM（庫參數(shù)化模塊）計數(shù)器。CpLD應用邏輯出現(xiàn)的邏輯低電平信號或關閉任何開關時都會使計數(shù)器復位。當復位計數(shù)器時，它的執(zhí)行信號變低，驅(qū)動外接的斷電管腳。當去掉復位時，反相的執(zhí)行信號會重新開始LpM計數(shù)器的運行。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
假如所有開關均為開，應用邏輯為不工作狀態(tài)，則計數(shù)器在約10秒內(nèi)計數(shù)到4400萬，然后內(nèi)部執(zhí)行信號變高電平，關斷計數(shù)器，并保持執(zhí)行信號為高電平。接下來，斷電管腳向VCC爬升，當斷電管腳電壓達到2.3V時關斷Q1。關斷CpLD的電源會使斷電管腳進入三態(tài)（或不連接）模式，而R3使Q1保持關斷。
用戶可以使用符合JTAG標準的命令，用一根下載電纜連接到一個廠家含義的10腳插頭上，對EpM570-T100進行配置。該過程要在配置前、中、后按一個外接的開關，以保證CpLD能在配置過程中獲得電源?？梢酝ㄟ^改變計數(shù)器的模塊，將不工作時間設置為任何要的值。雖然電源、地和JTAG信號都使用專用的器件管腳，但也可以將任何通用CpLDI/O腳設定為開關輸入和斷電輸出。
假如你的應用要一個按鍵開關矩陣，則可以用n個二極管搭成一個nxm開關，進行有效的上電檢測（圖2）。在本例中，一排排開關通過二極管D1~D4連接到MOSFET的柵極。電阻R8~R11為每行開關供應一個對地通路，并只在開關閉合時承載電流，使行輸入為低電平，同時保證只消耗最小的電源電流。
圖2一個小鍵盤矩陣可拓展CpLD電路的控制功能，并保留電路的自動斷電功能
當用戶按壓任一開關時，Q1的柵極為低電平，CpLD接通。在用戶釋放開關以前，一個快速的CpLD上電例程，掃描開關陣列的各行和各排，以確定用戶按下的是哪個開關。并且重置信號復位LpM計數(shù)器的不工作按時器。
