高性价比掉电保护电路设计

引言
对于各类 M CU （微控制器）来说，电源不仅用来供电，也是其基准源精度的保证。掉电之后，MCU会停止工作、时钟停止、RAM（随机存取存储器）数据丢失等不良后果，因此必须保证电源本身的高可靠性。掉电保护电路可以说是不胜枚举，然而适合整机要求的、性价比高的、便于量产的电路应该是工程师追求的目标。

1 方案选择
结合《Q/GDW1364-2013单相智能表技术规范》的要求，我们设计了一款单相费控智能电能表电源。该电源除了需要满足电源的一般要求外，还要求体积小、功耗低、性价比高、三路输
出（13V/2W的拉合闸电源、
1 2 . 4 V / 1 . 5 W 的载波接口电源和 5 V / 0 . 3 W 的 M CU 电源）共地且载波接口电源（以下简称 V 1 2 ）短路时不得影响拉合闸电源（以下简称V13）和MCU电源（以下简称V05）正常工作。由于体积的限制，首先排除采用纯线性电源的方案，其次排除了采用纯开关电源三个绕组、整流、虑波的方案。在三路输出中，最重要的当然是MCU电源V05、其次是拉合闸电源V13，载波接口电源V12相对来说
要求较低，据此我们采用开关电源和线性混合的方案。
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图1 混合电源方案（V13电压反馈部分省略）

2 方案优化
混合方案是这样的：V05为开关电源的一个输出绕组，经二极管半波整流、电容滤波和三端稳压器LM7805稳压，得到稳定的输出；V13为开关电源的另一个输出绕组，经二极管半波整流、电容滤波和副边电压反馈得到稳定的输出； V12以V13为输入，采用晶体管稳压电路得到比较稳定的输出，如图1所示。
经测试，静态时各路输出均符合要求。然而，当V12短路时，V13和V05出现了严重掉电现象，如图2和图3所示。
由图2可知，V13从掉电到恢复正常电压时间达48.8ms，对拉合闸电源来说是不允许的。由图三可知，V05从掉电到恢复正常电压时间达96ms，对MCU电源来说是不容忍的。

3 整机调试
下面对图1进行理论分析：静态时，三极管Q2导通， VC2接地，VB1被导通的三极管Q1钳位。当V12短路瞬间，由于电阻R3和电阻R4的分压，三极管Q2的基极电压VB2较低，不足以让Q2导通。 Q2截止后，电解电容CD2通过电阻R1和电阻R2对开始对电容C3充电，同时CD2自身也在放电，当VB1充电到一定的电压值时，三极管Q1截止。此后，即使V12短路状态没有解除，V13仍然保持在正常的电压值(13V)。由此可以想象，若能加速充电，在电解电容CD2电压尚未下降或下降幅度不大、下降时间不长，则可以认为

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图2 V12短路时V13的波形

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