笔者做过的一款专变采集终端，掉电后，再重新上电，LCD显示的电量比掉电前减少了。专变采集终端电量存储和采集框图如图1所示，计量芯片和主MCU的电源是隔离的。终端掉电时，因电池只给主板供电，能继续维持主MCU工作，而计量芯片和EEPRAM会随着终端掉电而停止工作，实时的电量也在掉电瞬间消失。系统重新上电后，主MCU从计量芯片读出的掉电前存在EEPROM中的电量，就导致显示的电量比掉电前减少了。

图1 专变采集终端电量存储和采集框图

解决方法：巧妙利用铝电解电容的充放电原理。主电源掉电时，留给计量芯片充足的响应时间，保证电量能及时存到EEPROM中。再次上电后，计量芯片首先从EEPROM中读取掉电时刻的数据，再反馈到主MCU中。

如图2所示，主板上有个看门狗+掉电检测电路，用来监测主MCU和主12V电源状态。采用的是圣邦微公司的SGM706，其同时具备看门狗和掉电检测功能，外围电路设计非常简单，使用起来方便可靠，能有效提高系统度。SGM706外围电路具体设计请参考笔者的另一篇文章《【技术大神】集成式看门狗，省个电压检测芯片

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首先笔者通过将主板的掉电信号Vdown引给计量芯片，计量芯片检测掉电信号后将电量数据保存到EEPROM中。由于主板和计量板是隔离的，所以Vdown须经过光耦转换后输入到计量芯片。同时，SGM706掉电门限PFI设置要合适，保证Vdown信号能及时响应，如图3所示。

图2掉电检测电路（V3P3为主MCU电源，V3P3J为计量芯片的电源）

图3 Vdown和V12P0波形（蓝线为Vdown，黄线为V12P0）

然后，调整5V_ISO支路上电容量大小。终端5V_ISO支路上实际上只并联了一个22uF的陶瓷电容，系统掉电后，5V_ISO很快会跌下去，计量芯片也随之掉电，计量芯片就检测不到Vdown_J信号来进行数据保存操作，因此需在5V_ISO上并联一个足够大的电解电容。

假设掉电时，计量板的电源近似线性下降，则根据电容的计算公式：

Q=I*t=C*(V₁-V₂)；

其中Q为电量；t为计量芯片数据保持所需短时间14ms；I表示计量板上LDO（5V_ISO转V3P3J）输入电流，计量芯片、EEPROM、上下拉电阻的电流和近似估算18mA；(V₁-V₂) 表示终端掉电后，LDO还能保证计量芯片正常工作的大电压降，近似1.5V。

那么所需电容的容值：

C>(I×t)/((V_1-V_2 ) )≈(14ms×18mA)/((2.0V) )≈168μF

根据计算值，选择了市场占有率位列首位，铝电解电容器的制造商Nippon Chemi-Con 的KMG系列引线型铝非固体电解电容器。Nippon Chemi-con 的铝电解电容器的容量容许差仅±20%（M），是同类产品的一半，甚至更小； Nippon Chemi-con铝电解电容器可选择性产品很多，如大容量，高耐压，长寿命等，另外封装有贴片和直插供工程师选择。笔者所选的KMG系列标准引线型铝非固体电解电容器属于低成本，小型化产品，温度高达105℃，比专变终端所需做的环境试验温度80℃高出许多余量，在105°C 下，其寿命高达1000～2000小时。

由以上分析，所选电容容值为C>168μF/0.8≈210μF的电容比较保险。但实际通过实验发现，常温下，300μF以下电解电容所留的余量是不够的，是由于计算误差的原因。如图4（1）所示，在5V_ISO上并联220μF电容，MPN为EKMG100ERA221MF11D。当计量芯片电源掉到3.0V（数据手册上标明计量芯片和EEPROM的正常工作电压范围为3.0V—3.6V）时，IIC的时钟信号SCK和数据保存信号SAVE只是恰好触发完成，数据也只是恰好保存完全，说明270μF所留余量不够。如果在5V_ISO上并联470μF电容，MPN为EKMG100ERA471MHB5D，如图4（2）所示，常温下，终端掉电后，5V_ISO维持不变的时间远远大于数据保持的时间，就能充分保证电量有效保存在EEPROM中。

（1）

（2）

图4 数据保持时间测试（符号说明：V3P3为计量芯片的电源；SCK为EEPROM的时钟；SAVE为计量芯片保持数据时间；Vdown为计量芯片检测到的掉电信号。）