一种基于LMV321的24V供电掉电检测电路

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在24V供电的设备中，MCU需要判断供电是否下降或掉电，以便保存数据、封锁输出或进入复位状态。24V电压不能直接接入MCU的ADC，需先分压、限幅和缓冲。
该电路通过电阻分压采集24V电压，经钳位、滤波后送入LMV321跟随器，再由运放输出至MCU的ADC。如图示

一、工作原理分析
①分压网络   R111为6.2kΩ，R112为1kΩ，串联后接在+24V与地之间。R112下端接地，R111上端接+24V。二者节点电压为：
V1 = 24V × R112 / (R111 + R112)= 24V × 1kΩ / (6.2kΩ + 1kΩ)= 3.333V。
因此，24V正常输入时，分压节点约为3.333V。若24V下降，V1按同一比例下降。反推关系为：
V24 = Vadc × (R111 + R112) / R112= Vadc × 7.2。
② 钳位与滤波   分压节点接有上下两个钳位二极管。上二极管阴极接+3.3V，阳极接分压节点；下二极管阳极接地，阴极接分压节点。正常时节点电压约3.333V，上二极管两端压差很小，不导通；下二极管反偏，也不导通。当节点电压高于+3.3V加二极管正向压降时，上二极管导通，将电压限制在+3.3V+VF附近；当节点电压低于-0.7V左右时，下二极管导通，将电压限制在地电位以下一个正向压降附近。由此保护运放输入端。
节点电压经R113为1kΩ送入运放同相端。R113与C135构成低通滤波，抑制高频干扰。C135接在同相输入端与地之间。
③运放跟随   U108为LMV321，接成电压跟随器。同相端接R113，反相端接运放输出端4脚，输出端4脚经R114为100Ω后送MCU的ADC。跟随器输入阻抗高，输出阻抗低，可减小ADC采样对分压网络的影响。输出电压Vadc近似等于同相端电压V1，即24V正常时约为3.333V。

④供电与共模范围   LMV321为轨到轨输出，但输入不是轨到轨。5V供电时，其共模输入范围约为0～4.2V；2.7V供电时，共模输入范围约为0～1.9V。本电路同相端正常电压约为3.333V，因此应采用5V供电。若采用2.7V供电，3.333V超出共模输入范围，运放不能正常工作。C136为+5V电源去耦电容。
⑤ 掉电判断   MCU采集Vadc后，根据V24 = 7.2 × Vadc计算供电电压，或直接以ADC码值设定阈值。当24V下降时，Vadc同步下降。例如，若软件设定Vadc低于2.5V为异常，则对应24V约为18V。经连续多次采样确认后，可判定供电掉电或欠压。
二、应用该电路用于24V工业控制、PLC、电机驱动、通信电源等需要掉电检测的设备。MCU定时采样ADC，与设定阈值比较，经软件去抖后执行保存参数、关闭输出、进入安全状态或复位。
设计时需注意ADC参考电压、分压电阻精度与温漂、运放5V供电稳定性、C135时间常数与检测速度、钳位二极管漏电流。若MCU的ADC参考为3.3V，24V对应输出约3.333V，接近满量程，应在软件中留有余量或调整分压比。R114用于限制ADC输入端电流，C136应靠近运放电源引脚放置。