Внутрисхемное программирование микроконтроллеров PIC в системах с напряжением питания 3.3 В

Многим микроконтроллерам PIC при программировании требуется напряжение 5 В, однако системы с батарейным питанием могут содержать низковольтные устройства, которые будут повреждены при напряжениях, превышающих максимально допустимые для них значения. Кроме того, прикладные схемы могут потреблять ток, больший, чем в состоянии отдать устройство программирования, поэтому для неподключенных цепей, питающихся от 5 В, может потребоваться изоляция между программатором и схемой приложения. В такой ситуации необходима развязка прикладной схемы (и в некоторых случаях самой батареи) от 5-вольтового напряжения программатора, используемого для питания микроконтроллера PIC во время его программирования.

Изображенная на Рисунке 1 схема, размещенная между шиной батареи V_DD и микропроцессором PIC, изолирует батарею и другие цепи от напряжения 5 В, поступающего на PIC от устройства программирования, например, такого как программатор U2 фирмы ME Labs. Когда программатор отключен, транзистор Q1 открыт за счет смещения, получаемого через 100-килоомный резистор, включенный между затвором и землей, а Q2 закрыт, поскольку напряжение между его затвором и стоком равно нулю.

Рисунок 1.	Добавление этой небольшой схемы к системе, использующей микроконтроллер PIC, обеспечивает изоляцию низковольтных нагрузок от напряжения 5 В программатора и практически не оказывает влияния на нормальную работу системы.

Во время нормальной работы транзистор Q1 обеспечивает очень низкоомную связь (65 мОм) между батареей 3.3 В и микроконтроллером. В свою очередь, открытый транзистор Q2 создает низкоомный путь тока от устройства программирования к выводам питания PIC.

При подключении устройства программирования транзистор Q1 закрывается напряжением программатора 5 В, а Q2 открывается. Это изолирует низковольтные аналоговые и цифровые цепи целевой системы от потенциально опасного напряжения 5 В, приходящего с устройства программирования. Транзистор Q2 не включится, если схема приложения питается от источника 5 В, но откроется, если во время программирования напряжение источника питания равно 3.3 В или меньше.

Обратите внимание, что при использовании этой схемы приложения, использующие 5 В, во время программирования должны быть отключены. Хотя батарею 100-килоомный резистор не разряжает, для 5-вольтового источника программатора он является небольшой нагрузкой. Однако этот эффект слишком мал, чтобы учитывать его влияние при программировании.

Типичная прикладная схема внутрисхемного программирования доступна на сайте Microchip Technology [1]. В предлагаемой там схеме (стр. 4) резистор, соединяющий системную шину V_DD (уровни напряжения батареи) с выводом V_DD микроконтроллера и разъемом ICSP, не обеспечивает хорошей изоляции схемы приложения от 5 В. Отсутствует также низкоомный путь от системной шины V_DD к микроконтроллеру PIC, если микроконтроллер управляет относительно сильноточными нагрузками в десятки миллиампер.

Рисунок 2.	Для дополнительной изоляции требуется всего три компонента: Q1, Q2 и R1.

В предлагаемой конструкции, напротив, напряжение программирования полностью изолировано от схемы приложения, а батарея в нормальном режиме работы подключена к микроконтроллеру через низкое сопротивление открытого транзистора Q1 (Рисунок 2).

Ссылки

Материалы по теме