Flexibilný systém napájania mikrokontrolérov
Spoločnosti na túto tému
Napájanie sa preto často realizuje ako jednoduchý kapacitný obvod namiesto premeny sieťového napätia pomocou nákladného a objemného transformátora na nízke napätie potrebné na napájanie mikrokontroléra. Takýto obvod je možný iba vtedy, ak aplikácia nespotrebuje viac ako 10 až 15 mA. Viac prúdu nemožno poskytnúť kapacitným deličom napätia, pokiaľ musí byť splnená požiadavka na minimálne náklady.
2. Čistý prevádzkový/úložný režim RTC
V tomto prevádzkovom režime musí byť napájaný iba systém RTC. Je dôležité udržiavať správny čas s minimálnou spotrebou energie. Predpokladom je to, že všetky ďalšie hardvérové prvky v mikrokontroléri sú deaktivované pomocou tohto špeciálneho napájacieho zdroja a všetky ďalšie softvérové funkcie aplikácie musia byť tiež oddelené a riadené.
Najvyššia priorita je tiež požiadavka, aby hodiny v reálnom čase bežali nepretržite po celú dobu životnosti meradla. Z tohto dôvodu musí byť batéria určená pre funkciu RTC schopná dodávať energiu až 12 rokov. Toto vychádza aj z najhoršieho scenára, že elektromer strávi takmer celú svoju životnosť v sklade po svojej výrobe a kalibrácii a použije sa až na konci životnosti batérie.
3. Režim čítania, keď je sieťové napájanie vypnuté alebo vypnuté
Niektoré elektromery musia byť tiež schopné odčítať údaje, keď chýba alebo je vypnuté sieťové napájanie. Energetická spoločnosť (EVU) musí byť preto schopná zisťovať stav meradla a informácie o spotrebe aj bez energie zo siete AC.
4. Režim údržby batérie (medzi spájkovaním a prvou inicializáciou a programovaním)
Pri zostavovaní meracieho prístroja sa zvyčajne používa batéria, keď sú spájané priechodné súčasti. Prvá inicializácia a programovanie mikrokontroléra však prebehne až neskôr. Pretože aplikácia nebola medzičasom inicializovaná, mohla by sa batéria nekontrolovane vybiť a životnosť batérie by sa mohla výrazne znížiť v režime RTC/ukladanie. Tomu treba zabrániť vhodnými obvodovými opatreniami v napájacom zdroji.
Integrovaný pomocný zdroj napájania (AUX) mikrokontroléra MSP430F6736 poskytuje nápravu vďaka svojej flexibilnej koncepcii prepínania. Svojimi rôznymi pripojeniami AUX0 (DVCC), AUX1, AUX2 a AUX3 podporuje niekoľko zdrojov napájacieho napätia. Napríklad napájanie cez pripojenie AUX2 neumožňuje nezávislé spustenie systému, pokiaľ nebol predtým spustený - napájaný iným vstupom. Tento zdroj je preto možné používať až po prepnutí z predtým aktívneho zdroja (AUX0 alebo AUX1). Obrázok 1 zobrazuje vnútornú architektúru napájacieho zdroja AUX v MSP430F6736.
Okrem obvyklých systémov napájania založených na pripojení k vonkajšiemu svetu možno ako ďalší zdroj energie použiť batériu alebo super kondenzátor. Len čo vstúpi do hry takýto ďalší zdroj, systém vyžaduje množstvo ďalších funkcií pre nabíjanie a vybíjanie, ako aj pre udržiavanie nabíjania v týchto zásobníkoch energie. Nabíjacie obvody v mikrokontroléri čerpajú energiu z hlavného napájacieho zdroja pripojeného k DVCC.
Integrovaný odporový nabíjací obvod a ADC
Aby sa zabránilo kritickému poklesu hlavného napájacieho napätia, musí sa skontrolovať alebo obmedziť maximálny prúd, ktorý sa tu odoberá. Musí sa tiež merať a monitorovať napätie z rôznych zdrojov kvôli kontrole záťaže a ochrane proti preťaženiu. MSP430F6736 má na tento účel integrovaný odporový nabíjací obvod, zatiaľ čo napätie je možné monitorovať pomocou integrovaného 10-bitového ADC.