CN102186041B - 一种电压跌落处理电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电子技术领域，提供了一种电压跌落处理电路及电子设备，所述电压跌落处理电路包括：异常触发电路，用于监测电源输出的开机电压，并于所述开机电压跌落时，将微处理器输出的第一控制信号转变为使所述电源重新启动的异常触发信号；以及复位电路，用于产生复位信号，并于所述电源重新启动后使所述微处理器复位。本发明于电压跌落发生时，产生一个异常触发信号使电源重新启动，于电源重新启动后使微处理器MCU复位，能够有效解决电压跌落引起的故障，此电路简单、稳定、可靠，适用性强，尤其适用于电视机、电脑等电子设备。

Description

一种电压跌落处理电路及电子设备

技术领域

本发明属于电子技术领域，尤其涉及一种电压跌落处理电路及电子设备。

背景技术

所谓电压跌落，实际上是一个交流掉电－上电的过程，即交流电压掉为0V或其它不正常的低电压然后交流电压恢复正常。在实际生活中，电压跌落通常发生在电视机交流开机瞬间，或电视机的电源线与交流插座接触不良，或交流电网的电压波动异常等情况下产生。电视机电源一般为电视机主板提供开机电压（以12V为例）和待机电压(以5V为例，称为5V_SB)，在电视机出现电压跌落时往往导致12V或5V_SB异常从而使得电视机出现死机、黑屏等现象，严重影响电视机的性能。

为防止给电视机用户带来不便，需要采用一定的技术手段来避免在电视机电压跌落时引起电视机故障。目前常采用如下技术方法：1）在电视机电源端增加专门的交流电压检测及电源重启电路，在交流电压跌落时使电视机的电源重新重启。这种方法一般能够防止电视机电压跌落引起的故障，但这种方法设计复杂，难度大，成本高。2）对电视机主板上的关键电路或关键器件的供电进行检测，同时将软件看门狗打开。在电压跌落电视机出现异常时，主板上的MCU(微控制器)使软件看门狗运行从而自动将电视机主板程序复位。这种方法不会增加设计成本，但软件设计复杂，稳定性可靠性差，适应性差。例如电视机电源在电压跌落产生后交流电压再次恢复正常时，电视机的电源出现异常不能给电视机主板提供正常供电，电视机的MCU没有正常供电则看门狗软件将停止运行从而无法将电视机主板程序复位。3）对电视机主板上的关键电压进行检测，发现异常时由硬件产生复位信号使电视机主板程序复位。这种方法简单，成本低。但仅采用这种方法适用性差，不能解决所有跌落引起的故障，例如上述电视机电源在电压跌落产生后交流电压再次恢复正常时，电视机的电源出现异常不能给电视机主板提供检测需要的供电，电视机主板上的硬件将无法产生复位信号使电视机主板程序复位。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种电压跌落处理电路，旨在解决现有电压跌落处理电路需增加专门的交流电压检测及电源重启电路，设计复杂的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种电压跌落处理电路，包括：

异常触发电路，用于监测电源输出的开机电压，并于所述开机电压跌落时，将微处理器输出的第一控制信号转变为使所述电源重新启动的异常触发信号；以及

复位电路，用于产生复位信号，并于所述电源重新启动后使所述微处理器复位；

所述复位电路通过检测所述开机电压，以产生所述复位信号；

所述电路还包括用以防止干扰及增强驱动能力的隔离电路，所述第一控制信号经所述隔离电路处理后变为控制所述电源开机或待机的第二控制信号；

所述复位电路包括：

上电复位延时电路，用于接收所述开机电压，并于所述开机电压上电时，使其输出的第一电压信号为低电平，所述微处理器开始复位，所述微处理器完成复位后，使所述第一电压信号为高电平；

掉电放电电路，用于检测所述开机电压，并于所述开机电压掉电时，提供放电通道使所述复位信号为低电平；

待机供电电路，用于接收所述电源输出的待机电压，并根据所述微处理器输出的第三控制信号，使所述复位信号维持为高电平。

本发明实施例的另一目的在于提供一种电子设备，所述电子设备具有上述电压跌落处理电路。

本发明实施例于电压跌落发生时，产生一个异常触发信号使电源重新启动，于电源重新启动后使微处理器MCU复位，能够有效解决电压跌落引起的故障，此电路简单、稳定、可靠，适用性强，尤其适用于电视机、电脑等用电设备。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电压跌落处理电路的电路原理图；

图2是图1所示电压跌落处理电路中隔离电路及异常触发电路的电路结构图；

图3是图1所示电压跌落处理电路中复位电路的电路结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例于电压跌落发生时，产生一个异常触发信号使电源重新启动，于电源重新启动后使微处理器MCU复位，能够有效解决电压跌落引起的故障，此电路简单、稳定、可靠，适用性强，尤其适用于电视机、电脑等用电设备。

本发明实施例提供的电压跌落处理电路包括：

异常触发电路，用于监测电源输出的开机电压，并于所述开机电压跌落时，将微处理器输出的第一控制信号转变为使所述电源重新启动的异常触发信号；以及

复位电路，用于产生复位信号，并于所述电源重新启动后使所述微处理器复位。

本发明实施例提供的电子设备具有上述电压跌落处理电路。

下面以电视机为例对本发明的实现进行详细描述。

图1示出了本发明实施例提供的电压跌落处理电路的电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本发明实施例提供的电压跌落处理电路包括异常触发电路1和复位电路2，该电压跌落处理电路为电视机主板的一部分。

异常触发电路1监测电源3输出的开机电压，并于开机电压跌落时，将微处理器4输出的第一控制信号转变为异常触发信号使电源3重新启动。

复位电路2产生复位信号，并于电源3重新启动后使微处理器4复位。

为使本发明实施例提供的电压跌落处理电路适用于不同的用电设备，增设将电源3输出的开机电压和待机电压转换为与各用电设备相适应的开机电压和待机电压的电压转换电路。

本发明实施例中，电视机电源3接入交流电压后对交流电压进行处理，为电视机主板提供开机电压和待机电压。具体地，由第一电压转换电路11将电源3输出的开机电压（12V）转换为电视机主板所需的开机电压（3.3V）及其它开机电压，由第二电压转换电路12将电源3输出的待机电压（5V_SB）转换为电视机主板所需的待机电压（3.3V_SB）及其它待机电压。微处理器MCU需要的多种开机电压和待机电压分别由第一电压转换电路11和第二电压转换电路12转换而来，且仅当微处理器MCU的各种供电正常时微处理器MCU才能运行电视机程序。

为防止干扰及增强驱动能力，第一控制信号OP_SB不直接控制电源3，使该第一控制信号OP_SB经隔离电路5的处理后成为控制电源3开机或待机的第二控制信号PWR_ON/OFF。

图2示出了本发明实施例提供电压跌落处理电路中隔离电路及异常触发电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

异常触发电路1包括电容C4、稳压管ZD1、电阻R11以及二极管D3，其中：

电容C4的一端接开机电压（12V），另一端与稳压管ZD1的阴极相连，稳压管ZD1的阳极经由电阻R11接地。

电容C4与稳压管ZD1的接点定义为M；二极管D3的阴极与点M相连。

隔离电路5包括电阻R8、电阻R9、电阻R10以及开关管Q5，其中：

电阻R10的一端与微处理器的第一控制脚相连，用以接收第一控制信号OP_SB，另一端与开关管Q5的基极相连。

电阻R8和电阻R9的一端均与开关管Q5的集电极相连，电阻R8的另一端接待机电压（3.3V_SB）；开关管Q5的发射极接地。

电阻R9的另一端与二极管D3的阳极的接点定义为P，上述第二控制信号PWR_ON/OFF为点P的电压信号。

图3示出了本发明实施例提供的电压跌落处理电路中复位电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

通常，复位电路2在第三控制信号SB_S的控制下对开机电压（3.3V）和待机电压（3.3V_SB）进行处理，产生合理的复位信号RESET并提供给微处理器4。

本发明实施例中，复位电路2包括上电复位延时电路21、掉电放电电路22和待机供电电路23，其中：

上电复位延时电路21接收开机电压（3.3V），于开机电压（3.3V）上电时，使其输出的第一电压信号D_RST为低电平，微处理器4开始复位，微处理器4完成复位后，使第一电压信号D_RST为高电平。

掉电放电电路22检测开机电压（3.3V），于开机电压（3.3V）掉电时，提供放电通道使复位信号RESET为低电平。

待机供电电路23接收电源3输出的待机电压（3.3V_SB），并根据微处理器4输出的第三控制信号，使复位信号RESET维持为高电平。

上电复位延时电路21包括电阻R2和电容C2，其中：

电阻R2的一端接开机电压（3.3V），另一端与电容C2的一端相连，电容C2的另一端接地。

电阻R2与电容C2的接点定义为D，上述第一电压信号为该点D的电压信号。

掉电放电电路22包括电阻R1、电阻R7、二极管D1、电容C1、开关管Q3和开关管Q4，其中：

电阻R1的一端与二极管D1的阳极相连，另一端与开关管Q3的基极相连，二极管D1的阳极接开机电压（3.3V）。

二极管D1的阴极和开关管Q3的发射极均与电容C1的一端相连，电容C1的另一端接地。

开关管Q4的基极经由电阻R7与开关管Q3的集电极相连，集电极与点D相连，发射极接地。

待机供电电路23包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、开关管Q1和开关管Q2，其中：

电阻R3的一端与开关管Q2的发射极均接待机电压（3.3V_SB），电阻R3的另一端与电阻R5的一端均与开关管Q2的基极相连。

开关管Q1的集电极与电阻R5的另一端相连，基极经由电阻R4与微处理器4的第三控制脚相连，用以接收微处理器4输出的第三控制信号（SB_S），发射极接地。

上述复位电路2还包括二极管D2、电容C3和电阻R6，其中：

二极管D2的阳极与点D相连，阴极与电阻R6的一端相连。二极管D2的阴极与电阻R6的接点定义为A。开关管Q2的集电极与点A相连。电容C3的一端与点A相连，另一端接地。

电阻R6的另一端与微处理器4的复位脚相连，复位电路2可产生使微处理器4复位的复位信号RESET。

电视机接收到用户的开机指令时，微处理器4输出的第三控制信号（SB_S）立即为低电平，开关管Q1、Q2截止，待机供电电路23不影响点A的电平状态即不影响复位信号RESET的状态。开机电压（3.3V）通过二极管D1向电容C1快速充电，由于开关管Q3的基极电压值始终不低于发射极电压值则开关管Q3截止，开关管Q4同样截止，掉电放电电路22不影响第一电压信号D_RST。电视机刚开机时上电复位延时电路21输出的第一电压信号D_RST为低电平，点A的电平及复位信号RESET均为低电平，复位信号RESET为低电平时微处理器4开始复位；开机电压（3.3V）通过电阻R2向电容C2充电，一段时间后点D的电压升高到一定值使得点A的电平及复位信号RESET的电平均为高电平，微处理器4完成复位，电视机正常工作。复位完成后开机电压（3.3V）通过电阻R2、二极管D2、电阻R6使复位信号RESET保持为高电平，电视机在正常运行时不进行复位。其中上电复位延时电路21的电阻R2和电容C2的值决定了上电复位的时间，应选择合理的电阻R2（5～6K）和电容C2（100～150uF）来实现延时，保证微处理器4完成复位。这样在开机上电时上电复位延时电路21为微处理器MCU提供有效的复位信号RESET，保证了上电时微处理器MCU复位完成。

由于待机电压（3.3V_SB）不受控制，电视机开机上电时待机电压（3.3V_SB）立即存在。第一控制信号OP_SB为低电平，开关管Q5截止。待机电压（3.3V_SB）通过电阻R8和电阻R9使第二控制信号PWR_ON/OFF为高电平（即1电平，约为3.3V）并使其维持为高电平。异常触发电路1的稳压管ZD1采用2.7V以上的稳压二极管，以3.3V稳压二极管为例，则点M的电压约为3.3V。第二控制信号PWR_ON/OFF为高电平后使得电视机电源3开机，电源3给电视机主板提供开机电压（12V）。开机电压（12V）输入到异常触发电路1时由于电容电压不能突变，点M的电压瞬间变为约15V，二极管D3截止，同时开机电压（12V）通过稳压管ZD1、电阻R11向电容C4充电直至点M的电压重新变为3.3V。在电容C4的充电过程中，点M的电压始终高于3.3V，二极管D3截止，异常触发电路1不影响第二控制信号PWR_ON/OFF的状态。由此可知，电视机正常开机时，异常触发电路1不会影响电视机的工作状态。

电视机接收到用户的待机指令时，微处理器4使输出的第三控制信号SB_S立即为高电平，开关管Q1饱和导通，开关管Q1的集电极为低电平。开关管Q1饱和导通则其集电极与发射极间的压降很小（可忽略不计），因此开关管Q2的基极电压值约为3.3V_SB×R5/(R3+R5)，而开关管Q2的发射极的电压值为3.3V_SB，开关管Q2的发射极和基极间有一定电压差，开关管Q2饱和导通。电视机待机时开机电压为0V则二极管D1反向截止，电容C1存储有电荷使得开关管Q3、Q4饱和导通；电容C1依次通过开关管Q3、电阻R7和开关管Q4放电，放电速度由电容C1和电阻R7的值决定；电容C2通过开关管Q4快速放电，点D的电压值迅速变为0V。由于此时待机供电电路23的三极管Q2饱和导通，待机电压（3.3V_SB）通过开关管Q2使得点A的电压值为3.3V_SB（忽略开关管Q2饱和导通压降），二极管D2反向截止，点A的电压通过电阻R6后使复位信号RESET维持为高电平，使微处理器4在待机时不进行复位。其中电容C3是为了防止外部干扰引起微处理器4误复位，其值一般小于1uF；电阻R6是为了防止过大的驱动电流损坏微处理器4的复位脚，其值一般大于100欧姆。由于复位信号RESET在开机上电复位完成后正常运行时由开机电压（3.3V）使其保持为高电平，待机时由待机电压（3.3V_SB）使其保持为高电平，复位信号RESET的驱动能力很强，满足微处理器MCU复位脚对驱动电流的各种要求。复位电路的掉电放电电路22在3.3V变为0V时立即导通，能够使上电复位延时电路21迅速恢复为开机前的状态，保证了下一次上电开机复位的可靠性。这样待机时复位电路的待机供电电路23用待机电压（3.3V_SB）使复位信号RESET维持为高电平，使微处理器MCU在待机时不进行复位，保证了电视机的正常稳定工作。

电视机待机时，第一控制信号OP_SB为高电平，开关管Q5饱和导通。开关管Q5的集电极约为0V，第二控制信号PWR_ON/OFF为低电平（即0电平，约为0V）并使其维持为低电平。第二控制信号PWR_ON/OFF为低电平后使得电视机电源3待机，电源3给电视机主板提供12V的供电变为0V，电容C4通过稳压管ZD1、电阻R11以及二极管D3放电，直至点M电压为0V。在放电的过程中点M为负电压，但第二控制信号PWR_ON/OFF始终为低电平（0V或负电压），不会影响电视机电源3的待机状态。由此可知，电视机正常待机时，异常触发电路1不会影响电视机的工作状态。

电视机电压跌落前电视机处于开机状态，由上述分析可知在开机正常运行时，第三控制信号SB_S为低电平，第一控制信号OP_SB为低电平使得第二控制信号PWR_ON/OFF为高电平；电视机电源3为电视机主板提供12V开机电压及5V_SB待机电压，经转换后为微处理器MCU及其它电路提供各种正常工作电压；复位信号RESET为高电平。

交流电压突然掉电，一般开机电压（12V）负载很重，很快掉为某一电压，以0V为例；而待机电压（5V_SB）负载很轻，基本维持不变，复位电路2通过检测开机电压（12V、3.3V）的变化来产生复位信号RESET。而掉电时第一控制信号OP_SB为低电平使得第二控制信号PWR_ON/OFF为高电平，电视机的电源运行于异常状态。

第一电压转换电路11转换的开机电压（3.3V）及其它电压变为0V，第二电压转换电路12转换的待机电压（3.3V_SB）及其它电压不变。复位电路2的掉电放电电路22立即提供放电通道使第一电压信号D_RST变为低电平，第三控制信号SB_S为低电平则待机供电电路23不能提供供电，则复位信号RESET立即为低电平。此时复位信号RESET为低电平，但开机电压（3.3V）及其它开机电压为0V，没有开机电压（3.3V）供电则微处理器4处于异常状态，不能运行程序及复位。

交流电压突然掉电则开机电压由12V掉为0V时，异常触发电路1起作用。异常触发电路1中电容C4上的压降不能突变，点M电压变为负电压，则二极管D3导通，第二控制信号PWR_ON/OFF被拉低为低电平；电容C4通过电阻R11和稳压管ZD1放电，点M的电压将逐渐上升；在点M的电压上升为高电平前，二极管D3一直导通，第二控制信号PWR_ON/OFF一直被拉低为低电平（忽略二极管D3的压降）。第二控制信号PWR_ON/OFF为低电平使得电视机的电源3从异常运行状态变为待机状态；一段时间后点M的电压变为高电平，第二控制信号PWR_ON/OFF变为高电平，电视机的电源3从待机状态进入开机状态。因此交流电压突然掉电时第二控制信号PWR_ON/OFF变成一个触发信号，使电视机电源3从异常状态变为正常运行，实现了电视机电源3的重新启动。触发信号时间的长度由电容C4和电阻R11的值决定，应选择合理值的电容C4（10～470uF）和电阻R11（680～10KΩ），以保证电视机电源3可靠地重新启动。

交流电压再次上电时，如果第二控制信号PWR_ON/OFF还是低电平触发信号则电源3为待机状态，等待第二控制信号PWR_ON/OFF变为高电平后电源变为开机状态；如果第二控制信号PWR_ON/OFF已经是高电平，则电视机电源已经处于正常开机状态。电视机电源3给主板提供12V开机供电，3.3V及其它开机电压正常，复位电路2提供有效的复位信号给微处理器MCU，电视机微处理器MCU运行复位程序，具体过程如上述复位电路部分的分析。复位完成后电视机恢复为电压跌落前的正常开机状态。

由上所述，电视机开机状态时，第二控制信号PWR_ON/OFF为高电平。电视机开机时出现电压跌落而电视机产生异常时，开机电压（12V、3.3V）及其它正常工作电压都变为0V，微处理器MCU处于异常状态，电视机电源进入保护状态；由于开机电压（12V）异常则异常触发电路被触发将第二控制信号PWR_ON/OFF变为异常触发信号，将第二控制信号PWR_ON/OFF先拉为低电平，一段时间后恢复为高电平，使电视机电源先进入待机状态然后开机，电视机电源恢复正常且重新启动；在电视机电源重新启动后开机电压（12V、3.3V）及其它正常工作电压都将恢复正常，则复位电路产生复位信号使微处理器MCU复位，电视机主板程序正常运行。因此有效地解决了电视机电压跌落引起的故障。

综上所述，电视机在电压跌落时由异常触发电路产生一个触发信号使电视机电源进行自动重新启动，保证了电源从异常状态恢复为正常开机状态。同时复位电路产生一个有效的复位信号使电视机MCU运行复位程序即复位，保证了电视机MCU从异常状态恢复为开机状态。

本发明实施例于电压跌落发生时，产生一个异常触发信号使电源重新启动，于电源重新启动后使微处理器MCU复位，能够有效解决电压跌落引起的故障，此电路简单、稳定、可靠，适用性强，尤其适用于电视机、电脑等用电设备。同时，为防止干扰及增强驱动能力，第一控制信号不直接控制电源，使该第一控制信号经隔离电路的处理后成为控制电源开机或待机的第二控制信号。此外，为使本电压跌落处理电路适用于不同的用电设备，增设将电源输出的开机电压和待机电压转换为与各用电设备相适应的开机电压和待机电压的电压转换电路。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电压跌落处理电路，其特征在于，所述电路包括：

异常触发电路，用于监测电源输出的开机电压，并于所述开机电压跌落时，将微处理器输出的第一控制信号转变为使所述电源重新启动的异常触发信号；以及

复位电路，用于产生复位信号，并于所述电源重新启动后使所述微处理器复位；

所述复位电路通过检测所述开机电压，以产生所述复位信号；

所述电路还包括用以防止干扰及增强驱动能力的隔离电路，所述第一控制信号经所述隔离电路处理后变为控制所述电源开机或待机的第二控制信号；

所述复位电路包括：

上电复位延时电路，用于接收所述开机电压，并于所述开机电压上电时，使所述上电复位延时电路输出的第一电压信号为低电平，所述微处理器开始复位，所述微处理器完成复位后，使所述第一电压信号为高电平；

掉电放电电路，用于检测所述开机电压，并于所述开机电压掉电时，提供放电通道使所述复位信号为低电平；

待机供电电路，用于接收所述电源输出的待机电压，并根据所述微处理器输出的第三控制信号，使所述复位信号维持为高电平。

2.如权利要求1所述的电压跌落处理电路，其特征在于，所述异常触发电路包括电容C4、稳压管ZD1、电阻R11以及二极管D3，其中：

所述电容C4的一端输入所述开机电压，另一端与所述稳压管ZD1的阴极相连，所述稳压管ZD1的阳极经由所述电阻R11接地；

所述电容C4与所述稳压管ZD1通过点M相连，所述二极管D3的阴极与所述点M相连。

3.如权利要求1或2所述的电压跌落处理电路，其特征在于，所述隔离电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10以及开关管Q5，其中：

所述电阻R10的一端与所述微处理器的第一控制脚相连，用以接收所述第一控制信号，另一端与所述开关管Q5的基极相连；

所述电阻R8和电阻R9的一端均与所述开关管Q5的集电极相连，所述电阻R8的另一端接待机电压，所述开关管Q5的发射极接地；

所述电阻R9的另一端通过点P与二极管D3的阳极相连，所述第二控制信号为所述点P的电压信号。

4.如权利要求3所述的电压跌落处理电路，其特征在于，所述上电复位延时电路包括电阻R2和电容C2，其中：

所述电阻R2的一端输入开机电压，另一端与所述电容C2的一端相连，所述电容C2的另一端接地；

所述电阻R2通过点D与所述电容C2相连，所述第一电压信号为所述点D的电压信号。

5.如权利要求4所述的电压跌落处理电路，其特征在于，所述掉电放电电路包括电阻R1、电阻R7、二极管D1、电容C1、开关管Q3和开关管Q4，其中：

所述电阻R1的一端与所述二极管D1的阳极相连，另一端与所述开关管Q3的基极相连，所述二极管D1的阳极输入开机电压；

所述二极管D1的阴极和所述开关管Q3的发射极均与所述电容C1的一端相连，所述电容C1的另一端接地；

所述开关管Q4的基极经由所述电阻R7与所述开关管Q3的集电极相连，集电极与所述点D相连，发射极接地。

6.如权利要求5所述的电压跌落处理电路，其特征在于，所述待机供电电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、开关管Q1和开关管Q2，其中：

所述电阻R3的一端与所述开关管Q2的发射极均接待机电压，所述电阻R3的另一端与所述电阻R5的一端均与所述开关管Q2的基极相连；

所述开关管Q1的集电极与所述电阻R5的另一端相连，基极经由所述电阻R4与所述微处理器的第三控制脚相连，用以接收所述微处理器输出的第三控制信号，发射极接地。

7.如权利要求6所述的电压跌落处理电路，其特征在于，所述复位电路还包括二极管D2、电容C3和电阻R6，其中：

所述二极管D2的阳极与所述点D相连，阴极通过点A与所述电阻R6的一端相连，所述电阻R6的另一端与所述微处理器的复位脚相连；

所述开关管Q2的集电极与所述点A相连，所述电容C3的一端与所述点A相连，另一端接地。

8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备具有如权利要求1～7中任一项所述的电压跌落处理电路。

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