基于电源瞬时波动对微机的影响及防护.docx

基于电源瞬时波动对微机的影响及防护近年来，微机系统在工业自动化，生产过程掌握，智能化仪器仪表等领域的应用越来越深化和广泛，有效地提高了工作效率，改善了工作条件但是由于电磁环境的日趋恶劣和简单，其工作的牢靠性和平安性受到了严峻威逼常见也严峻的一种干扰源就是市电电网频繁消失的瞬时掉电和下跌，他可使微机系统程序乱飞，掌握失误，造成重大损失或伤亡事故因此，讨论电源瞬时波动对微机系统的影响，提高系统的电磁兼容性，有很高的有用价值 1 电源瞬时波动形成的缘由及其对微机系统的影响 1.1 电源瞬时波动形成的缘由 电源瞬时波动主要是指电网电压的瞬时下跌和瞬时停电瞬时下跌是指电网电压幅值因某种缘由在某一瞬间突然降低；瞬时停电是指电网电压在某一瞬问突然完全为零 电网电压瞬时波动的缘由许多例如，当电网遭到雷击或雷电感应时，可造成不小于0.1 s的瞬时停电，绝大多数状况可达0.3 s以上电力输送线方面的事故也是产生电网电压瞬时波动的一个主要缘由，90％的电力线事故会导致电网有5～8个周期的瞬时停电[1]工业现场的大功率设备启动运行时形成相当大的冲击电流，该电流是正常工作电流的10～40倍，他可以引起局部电网电压的瞬时波动，有的大功率电机启动时，会导致四周电网电压瞬时下跌20％，持续30个周期之久[2]。

1.2 电源瞬时波动对微机系统的影响 电网电压的瞬时波动可直接导致系统内部电源电压的瞬时下跌，对微机系统的工作造成严峻干扰，主要表现在以下几个方面[3]： 使数据采集误差加大；引入虚假状态信号，使掌握状态失灵；破坏RAM存储器的数据；转变PC值，使程序运行失常 2 对电源瞬时波动干扰的防护 2.1采纳快速沟通稳压器 采纳快速沟通稳压器可输出稳定的220 V沟通电，从而消退电网电压瞬时波动对微机系统工作的影响 2.2 采纳不间断电源UPS 不间断电源UPS能够在电源停电或下跌时，由内部逆变电源给微机供电，他能有效地防止电网的瞬时停电或电网电压的瞬时跌落在要求较高的微机系统中，UPS是必不行少的设备 2.3 加大系统内部整流电路的平滑电容和采纳后备电源 增大整流电路的平滑电容，在肯定程度上可消退电网电压瞬时波动的影响当平滑电容为470μF时，可承受O.5个周期20％下跌幅度的瞬时波动；当电容为4 700μF时，可反抗6.5个周期100％下跌幅度的瞬时波动 对持续时间较长的波动，只靠增大电容是不行的，这时应考虑用帮助电源。

采纳浮动充电方式的帮助电源的配置如图1所示正常工作时，整流电路输出的脉动直流电源经R给电池E充电；当瞬时波动发生时，电池经二极管给系统供电，大大提高了系统抗电源波动干扰的力量不仅如此，由于电池相当于一共性能良好的旁路电容，他对10 kHz～1 MHz频率成份的噪声衰减有显著效果 2.4 利用系统本身功能消退电源瞬时波动的影响 由于沟通稳压器和UPS的造价高，配置麻烦，要求不高的微机系统一般不采纳上述措施，而是利用系统本身功能，实行预先检测手段，在瞬时波动还没有影响到系统工作时，使其快速回到开机时的初始状态 一般微机系统都有一个开机自动复位电路，他利用一个RC充电电路，使复位电平的建立迟于电源的建立，从而避开开机时CPU的工作混乱 当电源瞬时停电时，+5 V供电因停电而很快下降，电容C通过VD放电自动复位电路及瞬时停电时电容C的电压波形如图2所示[4]当电容C上的电压下降到低于4.75 V后，由于仍高于复位阈值电压，并不能使CPU复位，这时RAM中数据将遭到破坏因此，只依靠简洁的RC复位电路不能解决电源瞬时波动所带来的问题 解决这种问题的方法是增加瞬时停电检测电路。

图3是一个微机系统的复位信号输入电路准时序图当Uc低于电压检测值时，8211输出为低，使CPU的READ-Y和CE2为低，CPU停止工作，RAM与数据总线隔开1 ms后，复位信号变低，使系统复位电源复位后，8211输出为高，再过100 ms复位信号变为高电平，这样可使CPU避开电源电压刚升至4.75 V后的不稳定工作区，复位信号为高后1 ms，READY和CE2变高，CPU开头正常工作 更完善的措施是，不仅爱护RAM内容，而且还进行人栈操作，然后再让CPU停止工作当电源恢复时，再从堆栈中取出数据，使程序连续进行下去，而不是重新开头图4是某微机处理电源瞬时停电的各种信号时序图电源瞬时停电时，停电信号PD为低，触发单稳电路产生一个负脉冲送至CPU的NMI端，CPU响应中断，自动产生RST指令，把PC中下一条要执行指令的16位地址送入堆栈保存，同时在NMI变低后6 ms产生禁止存储器工作的MS信号当电源恢复后80 ms，MS信号变高，复位信号变高，系统再次启动该方案还可以忽视电源恢复后100 ms内电源的再次波动 但是实际的停电状况相当简单，并不是单纯的性停电，而是象振荡一样，重复好几次。

当次停电恢复后，MS信号变高，其后，RESET信号也变高在系统刚要启动时，其次次停电又产生了，NMI再次变低，如图5所示这时的中断申请等于被忽视，由于他并不能做出停电处理，将数据进行入栈操作，而且，因MS信号已变高，在其次次停电发生6 ms内存储器也不能被禁止在此期间系统却发生了再启动，CPU将次停电时人栈的数据从堆栈中取出，开头停电前的程序作业而在其次次停电恢复正常时也同样从堆栈中取出数据由于忽视了NMI信号，少了入栈动作，所以整个程序就乱了解决这个问题的方法 是，保证在停电信号后6 ms内CPU不进行任何处理这样即使再有停电状况发生也不会进行栈操作，再启动时，取出的就是次停电时的入栈数据 为确保RAM数据不遭破坏，建议使用非易失性RAM(NVRAM)及E2PROM等专用存储器另一种方法是在计算机内部加装专给RAM供电的后备电源，RAM采纳CMOS静态读写存储器，这种存储器在断电时只需2.0 V电源就可以维护信息不被丢失 图6是RAM掉电爱护的电路的实例当电源电压下降到4.5 V时，4046的开关断开，RAM的片选信号上拉至"1"，RAM中的数据不被冲失；当电源连续下降至3.6 V时，由蓄电池给RAM供电。

3 结 语 实践表明，上述抑制电源瞬时波动的措施特别有效，特殊是在不用沟通稳压器和UPS的状况下，只利用系统本身功能消退电源波动干扰的方法得到了广泛应用，大大提高了微机系统的抗干扰力量侯民胜 问建） :7Word版本。