Двухвходовая схема сброса по питанию защищает от зависания программы ЭБУ автомобиля

Ajay R. Dandge

Electronic Design

Во встраиваемых системах на основе микроконтроллеров крайне важно предусмотреть средства запуска сброса системы, чтобы защититься от сбоев программного обеспечения. Часто реализация таких средств основана на использовании внешнего сторожевого таймера, программного сторожевого таймера или некоторых других программных стратегий, в то время как другие разработчики в качестве наилучшей альтернативы используют сброс по включению питания (POR).

В автомобильных системах, однако, достаточно распространены аварийные ситуации, при которых сигнал замыкается на землю, пусть даже кратковременно, поэтому зависимость сброса системы от сигнала сторожевого таймера является рискованной. Сброс при включении питания был бы более надежным, но отключение и повторное подключение аккумулятора к электронному блоку управления (ЭБУ) автомобиля может быть неудобным, трудоемким и занимать значительное время. Альтернативный подход к реализации механизма сброса основан на использовании входа запрета схемы регулятора источника питания автомобильной системы.

Сердцем автомобильной схемы сброса является транзистор Q1 (BC847), используемый в качестве ключа для передачи управляющего сигнала на вход запрета (EN) микросхемы источника питания системного блока (Рисунок 1). (В этой конструкции использовалась микросхема LDO регулятора TLE7272B компании Infineon). Чтобы регулятор находился в активном состоянии, уровень сигнала на входе запрета должен быть высоким (от +4 до +20 В).

Рисунок 1.	Сдвоенные входы этой автомобильной схемы сброса по питанию гарантируют, что случайное замыкание на землю одного сигнала не окажет на работу схемы никакого влияния.

Транзистором Q1 управляют сигналы из двух различных источников, объединенных по схеме проводного «ИЛИ». В качестве первого сигнала используется выход внешнего сторожевого таймера, нормальное напряжение +5 В на котором становится нулевым при зависании процессора. Второй сигнал приходит от нормально разомкнутой нефиксируемой кнопки SW1, нажимать которую должен пользователь. Продолжительность нажатия кнопки не имеет ограничения сверху, на для гарантированной реакции микросхемы источника питания замыкание должно длиться не менее 50 мс.

Под сигнал переключателя SW1 не обязательно выделять специальный вход. Но его можно взять с любых существующих входов, идущих на электронный блок управления, при условии, что он не имеет фиксации, его активный уровень низкий, а максимальный ток составляет 20 мА. Этот переключатель можно использовать и для других функций, и только при низком уровне на SW2 (состояние зависания процессора) он будет использоваться для сброса по включению питания.

При нормальной работе подтягивающий резистор R2 удерживает транзистор Q1 в закрытом состоянии, а токоограничивающий резистор R3 поддерживает минимальное напряжение между базой и коллектором. При закрытом транзисторе Q1 благодаря подтягивающему резистору R1 напряжение на выводе EN равно напряжению аккумуляторной батареи, и микросхема источника питания находится в активном состоянии. Чтобы ограничить ток на выводе сброса уровнем менее 1 мА, сопротивление резистора R1 выбрано равным 100 кОм.

При зависании программы уровень выходного сигнала сторожевого таймера становится низким. Однако, благодаря схеме проводного «ИЛИ», для того чтобы после этого в системе что-то произошло, необходимо дополнительно нажать кнопку SW1. Эта необходимость двойного действия гарантирует, что кратковременное замыкание на землю одного из сигналов не приведет к нежелательному сбросу системы, так же как не повлияет на работу системы и нажатие кнопки в то время, когда сторожевой таймер указывает на нормальную работу программы.

Но если при низком уровне сигнала сторожевого таймера пользователь нажимает кнопку SW1, транзистор Q1 открывается, устанавливая низкий уровень на выводе сигнала сброса и выключая питание ЭБУ. Затем отпускание кнопки SW1 вновь выключает Q1, восстанавливает питание ЭБУ и запускает цикл сброса по питанию.

Единственное требование к используемому PNP транзистору состоит в том, что характеристики его коллекторного тока должны быть достаточно хорошими. Коэффициент передачи тока транзистора некритичен. Мощность рассеивания резисторов смещения выбрана с учетом того, что напряжение VBAT1 находится между 9 В и 16 В.