車載MCU復(fù)位電路設(shè)計

中圖分類號：U463.62 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-8639（2025）06-0087-03

ResetCircuitDesign ofAutomotiveMCUs

ChangJun，YeDan，Ju Feng（Dalian Neusoft Smart Co.，Ltd.，Dalian ，China）

【Abstract】The development of theautomotive industry promotes the wideapplicationof MCU in the automotive field，and itsstableoperation dependsonthereset circuit.Althoughthe traditionalRCreset circuit is simpleand low costit has some disadvantages such aspower supply burr，slow edge response，por driving abilityand weak antiinterference，so itisnotsuitable for complexvehicleenvironment.ROHM'sBU42xx andBU43xx seriesof IC voltage detectorsofferawiderangeoffeaturesfortheautomotiveindustry.Thispaper mainlyintroducesitsoperationdescription， power-ondelaycalculation，working state waveform，and gives the practical application circuit and test results.Hope to provide some reference forrelated industries.

【Keywords】vehicle-mounted MCU；reset circuit；reliability

0 引言

復(fù)位引腳需至少保持 600ns ，才能確保系統(tǒng)可靠復(fù)位，最小復(fù)位電路如圖1所示。

近年來，汽車行業(yè)的高速發(fā)展推動了集成電路IC產(chǎn)業(yè)的繁榮，微控制器MCU在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用愈發(fā)廣泛。從車身電腦、儀表、網(wǎng)關(guān)，到發(fā)動機(jī)、底盤等車輛組件，MCU在車身域、動力域、底盤域、座艙域及智駕域均發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

MCU穩(wěn)定、可靠運(yùn)行離不開復(fù)位電路的支持。盡管復(fù)位電路結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，且存在多種參考電路形式，但傳統(tǒng)RC復(fù)位電路抗干擾能力欠佳，難以滿足汽車系統(tǒng)的實(shí)際需求。復(fù)位電路是易受噪聲干擾的敏感部位，在車輛復(fù)雜的電磁兼容環(huán)境下，一旦復(fù)位電路遭受異常干擾，MCU就可能發(fā)生錯誤復(fù)位，從而導(dǎo)致非預(yù)期的后果。因此，在設(shè)計復(fù)位電路時，不僅要確保整個應(yīng)用系統(tǒng)能夠可靠復(fù)位，還需賦予復(fù)位電路良好的抗干擾能力。本文將對RC復(fù)位電路存在的問題及解決方案展開探討。

1復(fù)位電路組成及參數(shù)選擇

當(dāng)采用圖1所示的RC低電平上電復(fù)位電路時，基于電容兩端電壓不能突變的特性，上電瞬間RE-SET端電位近似為GND，通過R1電阻對C1電容進(jìn)行充電，此時RESET復(fù)位引腳為低電平，MCU進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。數(shù)毫秒后，電容器充滿，近似斷路，電流降為0，電流經(jīng)電阻R1流入RESET復(fù)位引腳，引腳電平變?yōu)楦唠娖?，MCU隨即進(jìn)入正常工作狀態(tài)。在此電路中，R1取值范圍為 1～10kΩ ，C1取值范圍為1～10nF 。

車載MCU通常采用自動上電復(fù)位電路。以RH85032位汽車微控制器MCU為例，其RESET引腳為復(fù)位信號輸入端，低電平有效。在上電自動復(fù)位過程中，簡易型的RC復(fù)位電路具有以下幾點(diǎn)弊端。

1）電源毛刺問題。RC復(fù)位電路在頻繁開關(guān)過程中，電容C可能無法及時放電，導(dǎo)致設(shè)備無法啟動。這是因?yàn)樵撾娐吩趹?yīng)對電源毛刺時存在局限性，難以有效消除突發(fā)的電壓波動。

2）邊沿響應(yīng)緩慢。RC電路的充放電過程相對緩慢，致使邊沿響應(yīng)速度欠佳，這在對響應(yīng)速度要求較高的系統(tǒng)設(shè)計中是明顯的短板。

3）驅(qū)動能力較差。相較于專用復(fù)位芯片，RC復(fù)位電路驅(qū)動能力較弱，可能無法穩(wěn)定驅(qū)動高負(fù)載電路，導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用難以達(dá)到預(yù)期效果。

4）抗干擾能力差。在復(fù)雜電磁環(huán)境下，來自電源正極或地的噪聲會引人RESET引腳，增加了MCU工作的不穩(wěn)定風(fēng)險。

盡管RC復(fù)位電路具有電路簡單、成本低廉的優(yōu)勢，在對穩(wěn)定性要求不高的應(yīng)用場景中較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用，但對于對穩(wěn)定性要求更高、電磁環(huán)境更復(fù)雜的車載應(yīng)用而言，專用復(fù)位芯片是更優(yōu)選擇。

2 新型復(fù)位電路

ROHM公司的 BU42xx 和 BU43xx 系列IC是高精度、低電流消耗的電壓檢測器，具備可調(diào)輸出延遲、N溝道開漏極型、CMOS輸出型、寬溫、增量為 0.1V 、超低電流消耗等特性，適用于車載行業(yè)。

2.1 操作說明

無論是開漏型還是CMOS輸出型，檢測電壓和釋放電壓均作為閾值電壓。當(dāng)施加在 V_DD 引腳上的電壓達(dá)到適用閾值電壓時， V_our 端子電壓會從高切換到低，或從低切換到高。 BU42xx 和 BU43xxx 系列具備延遲時間功能，可通過外接電容（ ）設(shè)置 T_PLH 。由于 BU42xx 系列采用開漏輸出類型，需外接上拉電阻連接到 V_DD 電源。芯片內(nèi)部BLOCK圖（圖2）及主要引腳使用方法如下： V_DD 引腳為供電電壓，最大至7V；GND引腳為地腳；CT引腳為外接延時電容；V_oUT 引腳為復(fù)位輸出。

2.2 上電延時計算

在 V_DD 上升期間，該檢測IC的延時時間可通過CT引腳外接電容進(jìn)行設(shè)置。 V_DD T_PLH 即上升延遲時間，指 V_DD 電壓上升至（ V_DET+ΔV_DET） ）后， V_our 上升至1/2V_DD 所需的時間。計算公式如下：

式中： C_cr CT Pin 外接延時電容； R_cr （204號CT Pin 內(nèi)部延時電阻， 10MΩ ; V_CTH CT Pin 閾值電壓，為 0.5×V_DD 。

2.3具體工作狀態(tài)波形

圖3波形展示了輸入 V_DD 電壓抬升和下降時，輸入 V_DD 電壓、CT終端電壓 V_CT 和輸出 V_oUT 三者的關(guān)系。各階段含義如下所述。

1）電源接通后，從電壓超過最小工作電壓 V_opl （0.7＼～0.9V）到 t_PHL ，輸出處于不穩(wěn)定狀態(tài)。此外，若V_DD 的上升時間比 t_PHL 過快，可能無法輸出復(fù)位信號。2）當(dāng) V_DD 大于 V_opl 但小于復(fù)位釋放電壓（ V_DET+ ΔV_DET ）時，CT端子電壓（ V_cr ）和輸出電壓（ V_oUT ）都是 L 電平。3）如果 V_DD 超過復(fù)位釋放電壓（ V_DET+ΔV_DET） ，V_out 從 L 切換到 H （對CT端子有延遲）。4）當(dāng)電源斷電或有電源波動時，如果 V_DD 降至檢測電壓（ V_DET） 下時， V_our 輸出切換到 L （延時 t_PHL） 。5）檢出電壓和解除電壓之間的電位差稱為檢出寬度（ ΔV_DET） 。該檢出寬度設(shè)計的目的是使系統(tǒng)輸出不會隨電源波動而切換，從而防止因噪聲引起的故障。

3 實(shí)際應(yīng)用電路

結(jié)合實(shí)際項目，設(shè)計了具體應(yīng)用電路，如圖4所示。各電路元件參數(shù)如下：CT引腳（P5）外接延時電容C702，電容值為 0.01μF ; V_our （P1）引腳輸出上拉電阻R710，阻值為 10kΩ ；其他電容C706、C707為濾波電容，電容值均為 0.1μF ；IC702選定檢測電壓為 2.8V 。結(jié)合具體電路元件參數(shù)，依據(jù)Data-sheet手冊，理論檢出/解除電壓值計算如表1所示。

上電延時測試波形如圖5所示。該IC具有以下優(yōu)勢：檢出和解除電壓時均有延時，能夠?yàn)V除一定頻率范圍的噪聲；檢出電壓與解除電壓之間存在ΔV_DET ，當(dāng)電源噪聲落入此區(qū)間時， V_oUT 輸出不會波動，可有效抵御一定范圍內(nèi)的噪聲干擾。

4結(jié)論

實(shí)踐證明，MCU復(fù)位電路的選型需結(jié)合具體應(yīng)用環(huán)境，選擇適配性和抗擾性良好的電路，以提升系統(tǒng)設(shè)計的穩(wěn)定性。本文提供的設(shè)計、分析、選型思路，可為相關(guān)行業(yè)應(yīng)用提供參考。

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（編輯凌波）