CN102496907B - 一种机顶盒、掉电保护装置及掉电数据保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机顶盒、掉电保护装置及掉电数据保护方法，涉及掉电数据保护技术。本发明公开的掉电保护装置，包括掉电检测模块、掉电隔离模块以及储能模块，其中：所述掉电检测模块，检测连接的设备是否掉电，在发现设备掉电时，分别通知所述掉电隔离模块、储能模块以及设备的主控制单元设备掉电，并发出信号关闭设备的高功耗电路电源；掉电隔离模块，在收到设备掉电的通知时，隔离设备的外部电源；储能模块，在收到设备掉电的通知时，为设备的最小工作单元供电，以便设备可在此供电过程中保存数据。本发明还公开了一种机顶盒和一种掉电数据保护方法。本申请的技术方案采用简单元件节省了成本。

Description

一种机顶盒、掉电保护装置及掉电数据保护方法

技术领域

本发明涉及掉电数据保护技术，特别涉及一种机顶盒、掉电保护装置及掉电数据保护方法。

背景技术

随着机顶盒应用的越来越广泛，以及三网融合的背景下，机顶盒将会处理一些重要的数据，如电子支付，数据更新等重要数据。如果在数据处理过程中突然断电，可能会影响这些数据，导致系统错误或者用户重要数据丢失。

目前，机顶盒没有这方面的保护措施，如机顶盒升级过程中断电，升级失败以及写CA卡失败时，均需要到运营商那里维修。

其他领域中，掉电后的数据保护一般采用外置不间断电源(UPS，UninterruptiblePowerSupply)方式和内置电池后备单元(BBU，BatteryBack-upUnit)方式，也有采用超级电容的供电模式。但是，采用UPS或者内置电池会使成本高，对其要求也比较严格。而采用超级电容的电路必需是对X86计算机的供电，且其供电电路和数据保护模块复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种机顶盒、掉电保护装置及掉电数据保护方法，以如何在掉电情况下保护重要数据。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种掉电保护装置，包括掉电检测模块、掉电隔离模块以及储能模块，其中：

所述掉电检测模块，检测连接的设备是否掉电，在发现设备掉电时，分别通知所述掉电隔离模块、储能模块以及设备的主控制单元设备掉电，并发出信号关闭设备的高功耗电路电源；

掉电隔离模块，在收到设备掉电的通知时，隔离设备的外部电源；

储能模块，在收到设备掉电的通知时，为设备的最小工作单元供电，以便设备可在此供电过程中保存数据。

较佳地，上述装置中，所述掉电检测模块采用逻辑检测电路或者单片机实现。

较佳地，上述装置中，所述掉电检测模块包括多组可编程的掉电检测电路和一轮询单元，其中，每组可编程的掉电检测电路对应检测一路输入电源，所述轮询单元分时轮询所检测的各路输入电源，当有任一路输入电源低于设定阈值时，确定连接的设备掉电。

较佳地，上述装置中，所述每一路输入电源的设定阈值可变。

较佳地，上述装置中，所述掉电隔离模块采用逻辑隔离电路实现。

本发明还公开了一种机顶盒，其至少包括掉电隔离模块、中央处理单元、掉电隔离模块以及储能模块，其中：

所述掉电检测模块，检测机顶盒是否系统掉电，在发现系统掉电时，向所述中央处理单元发送系统掉电通知；

所述中央处理单元，在收到系统掉电通知时，分别通知掉电隔离模块以及储能模块，并发出信号关闭设备的高功耗电路电源；

所述掉电隔离模块，在收到系统掉电通知时，隔离设备的外部电源；

所述储能模块，在收到系统掉电通知时，为中央处理单元的最小工作单元供电。

较佳地，上述机顶盒中，所述中央处理单元，在收到系统掉电通知时，若正在处理重要数据，则对当前正在处理的数据做保护处理。

较佳地，上述机顶盒中，所述掉电检测模块包括多组可编程的掉电检测电路和一轮询单元，其中，每组可编程的掉电检测电路对应检测一路输入电源，所述轮询单元分时轮询所检测的各路输入电源，当有任一路输入电源低于设定阈值时，确定连接的设备掉电，所述每一路输入电源的设定阈值可变。

较佳地，上述机顶盒中，所述掉电隔离模块采用逻辑隔离电路实现，所述储能模块采用储能芯片或超级电容实现。

本发明还公开了一种掉电数据保护方法，包括：

实时检测系统是否掉电，当系统掉电时，隔离系统的输入电源以及关闭高功耗电路电源，启用后备电源为系统的最小工作单元供电。

较佳地，上述方法还包括：

后备电源为所述系统的最小工作单元供电时，所述系统的最小工作单元对当前数据进行存储。

较佳地，上述方法中，实时检测系统是否掉电指：

实时检测系统的多路输入电源，分时轮询所检测的多路输入电源中是否有输入电源低于设定阈值，如果有，则确定系统掉电。

本申请的技术方案采用简单元件(如阻容器件、三极管和MOS管组成)，故节省了成本。同时，本申请的技术方案首次提出利用硬件电路自动切断高功耗器件供电电源。另外，本申请的优选技术方案在市电电压出现突然跌落时，动态检测机顶盒的多路电源，以实现系统的自我保护，增强机顶盒的寿命，保证稳定性。

附图说明

图1为本实施例中掉电保护装置的结构示意图；

图2为本实施例中掉电检测电路图；

图3为本实施例中高功耗电路电源使能信号发出电路示意图；

图4为本实施例中掉电隔离电路图；

图5为本优选实施例中可编程的掉电检测电路示意图；

图6为本实施例中机顶盒的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文将结合附图对本发明技术方案作进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

实施例1

本实施例提供一种掉电保护装置，可应用于机顶盒、智能电表等设备，以实现各设备在掉电情况下的数据保护，该掉电保护装置如图1所示，至少包括储能模块、掉电检测模块和掉电隔离模块。

其中，掉电检测模块，检测连接的设备(即机顶盒或者智能电表等)是否掉电，在发现设备掉电时，分别通知掉电隔离模块、储能模块以及设备的主控制单元(例如设备的CPU系统)设备掉电，并发出信号关闭设备的高功耗电路电源；

掉电隔离模块，在收到设备掉电的通知时，隔离设备的外部电源(这是考虑到外部电源已经不供电了，但外部电源是有阻抗的，电容的电量也会消耗，故需掉电隔离模块隔离外部电源，以保护外部电源并防止电压倒灌损坏电源)；

储能模块，在设备正常工作时，存储后备电能，并在收到设备掉电的通知时，为设备的最小工作单元供电，以便设备可在此供电过程中保存数据(根据需要可以仅保存重要的数据)。

下面将上述掉电保护装置应用在机顶盒中，以进一步具体介绍掉电保护装置的结构及工作过程。

应用于机顶盒中时，掉电检测模块可由如图2所示的掉电检测电路以及图3所示的高功耗电路电源使能信号发出电路来实现。

其中，图2所示的掉电检测电路中P5VIN接到比较器U1的正输入端，比较电压设置为4.75V接到U1负输入端，正常供电时，U1输出高电平，驱动三极管Q1导通，此时POWERDOWN输出低电平，当P5VIN掉掉到低于比较电压后，U1输出低电平，三极管Q1截止，POWERDOWN输出高点平。

图3所示的高功耗电路电源使能信号发出电路中，采用一个与或门来发出使能信号，其中一路是掉电电路发出，一路是CPU的控制脚发出，使能信号是高电平有效。

掉电隔离模块，可采用图4所示的掉电隔离电路实现。由于机顶盒的主要供电电源是5V输入，故需要重要监控这路电源，电源P5VIN通过MOSFET给系统供电，上电后，POWERDOWN为低，Q4导通，三极管Q3的Vbe达到三极管饱和电压，三极管CE导通，使的Vgs为-5V，使得MOS管U2导通，给系统供电。如果P5VIN断掉，POWERDOWN会变高，导致Q4截止，这时Q3也截止，VGS为0V，则MOS管截止，即隔离了供电电源。

储能模块则可以采用电池、超级电容、储能IC等现有任意储能芯片或者储能电路实现即可。

另外，还有一些方案中，掉电检测模块也可以不采用图2所示的掉电检测电路，而是采用单片机实现。即待机单片机检测到设备的5V输入掉电，则通知CPU做掉电异常处理。这样，如果CPU当前正在处理重要数据，CPU即可对当前正在处理的数做保护处理；如果没有处理重要数据，则停止运行程序。

在上述方案的基础上，申请人还提出一种优选的技术方案，即上述掉电检测模块可包括多组可编程的掉电检测电路及轮询单元实现，其中，每组可编程的掉电检测电路分别检测一路输入电源(此处的输入电源指待保护的设备的主要电源，该主要电源是为该设备中的CPU或最小工作单元提供电能的电源)，轮询单元分时轮询(采用软件或者硬件中断的方式实现分时轮询)各组可编程的掉电检测电路所检测的输入电源是否掉电，当检测到任一路输入电源掉电时，确定设备掉电。需要指出的是，虽然掉电检测模块采用多组可编程的掉电检测电路实现，但用户可根据具体应用场景的需求，确定使能几组可编程的掉电检测电路。例如，掉电检测模块采用5组可编程的掉电检测电路，但用户根据应用需求，可以只控制3组可编程的掉电检测电路使能，即只检测三路输入电源。

具体地，为需要监控的各路输入电压设定阈值(为不同的输入电源设定的阈值可以相同或不同，且通过可编程方式可实时更新该设定阈值)，如果检测的输入电压低于设定的阈值，则确定设备掉电，分别通知掉电隔离模块、储能模块以及设备的主控制单元(例如设备的CPU系统)设备掉电，并发出信号关闭设备的高功耗电路电源。图5所示即为本优选实施例中掉电检测模块的实现方式。图中比较电压VREF(即设定阈值)是可编程的，其由数字电位器U5来提供，由SPI控制器来控制。正常供电时，U1输出高电平，驱动三极管Q1导通，此时POWERDOWN输出低电平。而当PVCC掉到低于比较电压(即设定电压阈值)时，U1输出低电平，三极管Q1截止，POWERDOWN输出高点平。

实施例2

本实施例介绍一种机顶盒，可实现掉电时数据的保护。该机顶盒如图6所示，至少包括掉电检测模块、中央处理单元(CPU)、掉电隔离模块和储能模块。

掉电检测模块，检测系统电源是否掉电，在发现系统掉电时，通知CPU系统掉电；

其中，掉电检测模块可采用逻辑电路实现。

CPU，在收到系统掉电通知时，通知掉电隔离模块以及储能模块系统掉电，并发出信号关闭设备的高功耗电路电源；

另外，CPU收到系统掉电通知时，还要做异常处理，如果当前正在处理重要数据，对当前正在处理的数据做保护处理；如果没有处理重要数据，则停止运行程序。

掉电隔离模块，在收到系统掉电的通知时，隔离外部电源；

其中，掉电隔离模块可采用逻辑电路实现，如阻容器件、三极管和MOS管组成的电路实现。

储能模块，在收到系统掉电的通知时，为CPU的最小工作单元供电，以便其在此供电过程中保存数据(根据需要可以仅保存重要的数据)。

其中，上述掉电隔离模块可以采用实施例1中的掉电隔离电路实现。储能模块则可采用现有任意储能芯片、储能电路或者超级电容等实现。

另外，在优选方案中，上述掉电检测电路可包括多组可编程的掉电检测电路和一轮询单元，其中，每组可编程的掉电检测电路分别检测一路输入电源(此处的输入电源指机顶盒的主要电源，该主要电源是为机顶盒中的CPU或最小工作单元提供电能的电源)，轮询单元分时轮询(采用软件或者硬件中断的方式实现分时轮询)各组可编程的掉电检测电路所检测的输入电源是否掉电，当检测到任一路输入电源掉电时，确定设备掉电。需要指出的是，虽然掉电检测模块采用多组可编程的掉电检测电路实现，但用户可根据具体应用场景的需求，确定使能几组可编程的掉电检测电路。例如，掉电检测模块采用5组可编程的掉电检测电路，但用户根据应用需求，可以只控制3组可编程的掉电检测电路使能，即只检测三路输入电源。

具体地，为需要监控的各路输入电压设定阈值(为不同的输入电源设定的阈值可以相同或不同，且通过可编程方式可实时更新该设定阈值)，如果检测的输入电压低于设定的阈值，则确定设备掉电，分别通知掉电隔离模块、储能模块以及设备的主控制单元(例如设备的CPU系统)设备掉电，并发出信号关闭设备的高功耗电路电源。图5所示即为本优选实施例中掉电检测模块的实现方式。图中比较电压VREF是可编程的，其由数字电位器U5来提供，由SPI控制器来控制。正常供电时，U1输出高电平，驱动三极管Q1导通，此时POWERDOWN输出低电平。而当PVCC掉到低于比较电压(即设定电压阈值)时，U1输出低电平，三极管Q1截止，POWERDOWN输出高点平。

实施例3

本实施例介绍一种掉电数据保护方法，该方法包括：

实时检测系统是否掉电，当系统掉电时，隔离系统的输入电源以及高功耗电路电源，启用后备电源为系统的最小工作单元供电。

优选方案中，实时检测系统是否掉电指，实时检测系统的多路输入电源，并分时轮询这多路输入电源中是否有输入电源低于设定阈值，如果有，则确定系统掉电。具体地，可采用多组可编程的掉电检测电路来实时检测多路输入电源(这多路输入电源指待保护的系统的主要电源，该主要电源是为系统中的CPU或最小工作单元提供电能的电源)，即一组可编程的掉电检测电路对应检测一路输入电源，采用软件或者硬件中断的方式轮询所检测的各路输入电源是否掉电。其中，每组可编程的掉检测电路可按图5所示进行搭建。

另有一些方案中，后备电源为系统的最小工作单元供电时，系统的最小工作单元对当前数据进行存储。

从上述实施例可以看出，本申请的技术方案由简单元件(如阻容器件、三极管和MOS管组成)构成，大大节省了成本。且本申请的技术方案首次提出利用硬件电路自动切断高功耗器件供电电源，节省了处理时间。本申请所提出的优选实施例中由可编程的掉电检测电路实现电压检测，故可以动态地改变监控电压的阈值，且可实现多路输入电源的检测，故提高了检测精度，从而保证掉电时数据保护的及时性可靠性。另外，本申请所提出的掉电保护方案，也延长了机器的使用寿命。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本申请不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种掉电保护装置，其特征在于，该装置包括掉电检测模块、掉电隔离模块以及储能模块，其中：

所述掉电检测模块，采用可编程的掉电检测电路实现，检测连接的设备是否掉电，在发现设备掉电时，分别通知所述掉电隔离模块、储能模块以及设备的主控制单元设备掉电，并发出信号关闭设备的高功耗电路电源；

掉电隔离模块，在收到设备掉电的通知时，隔离设备的外部电源；

储能模块，在收到设备掉电的通知时，为设备的最小工作单元供电，以便设备可在此供电过程中保存数据；

其中，所述掉电检测模块包括多组可编程的掉电检测电路和一轮询单元，其中，每组可编程的掉电检测电路对应检测一路输入电源，所述轮询单元分时轮询所检测的各路输入电源，当有任一路输入电源低于设定阈值时，确定连接的设备掉电。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述每一路输入电源的设定阈值可变。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述掉电隔离模块采用逻辑隔离电路实现。

4.一种机顶盒，其特征在于，该机顶盒至少包括掉电检测模块、中央处理单元、掉电隔离模块以及储能模块，其中：

所述掉电检测模块，采用可编程的掉电检测电路实现，检测机顶盒是否系统掉电，在发现系统掉电时，向所述中央处理单元发送系统掉电通知；

所述中央处理单元，在收到系统掉电通知时，分别通知掉电隔离模块以及储能模块，并发出信号关闭设备的高功耗电路电源；

所述掉电隔离模块，在收到系统掉电通知时，隔离设备的外部电源；

所述储能模块，在收到系统掉电通知时，为中央处理单元的最小工作单元供电；

其中，所述掉电检测模块包括多组可编程的掉电检测电路和一轮询单元，其中，每组可编程的掉电检测电路对应检测一路输入电源，所述轮询单元分时轮询所检测的各路输入电源，当有任一路输入电源低于设定阈值时，确定连接的设备掉电，所述每一路输入电源的设定阈值可变。

5.如权利要求4所述的机顶盒，其特征在于，

所述中央处理单元，在收到系统掉电通知时，若正在处理重要数据，则对当前正在处理的数据做保护处理。

6.如权利要求4或5所述的机顶盒，其特征在于，

所述掉电隔离模块采用逻辑隔离电路实现，所述储能模块采用储能芯片或超级电容实现。

7.一种掉电数据保护方法，其特征在于，该方法包括：

通过可编程的掉电检测电路实时检测系统是否掉电，当系统掉电时，隔离系统的输入电源以及关闭高功耗电路电源，启用后备电源为系统的最小工作单元供电；

其中，通过可编程的掉电检测电路实时检测系统是否掉电指：

通过多路可编程的掉电检测电路实时检测系统的多路输入电源，分时轮询所检测的多路输入电源中是否有输入电源低于设定阈值，如果有，则确定系统掉电。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

后备电源为所述系统的最小工作单元供电时，所述系统的最小工作单元对当前数据进行存储。