CN102684294A - 嵌入式设备主备用电源控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种既可实现主备用电源的自动切换、确保嵌入式设备的正常供电,亦可根据需要自动关闭锂电池供电的嵌入式设备主备用电源控制装置,有主电源供电电路,主电源供电电路的输出通过充电电路与锂电池相接,所述主电源供电电路通过电子开关电路K1与嵌入式设备相接,电子开关电路K1的输出端与地之间接有蓄电元件;所述锂电池的输出端通过相串联的电子开关电路K2和电子开关电路K3与嵌入式设备相接;所述电子开关电路K1和电子开关电路K2均由主电源供电电路的输出控制且两者的开关状态相反;所述电子开关电路K3由嵌入式设备控制。

Description

嵌入式设备主备用电源控制装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种控制嵌入式设备主备用电源的装置,尤其是ー种既可实现主备用电源的自动切換、确保嵌入式设备的正常供电,亦可根据需要自动关闭锂电池供电的嵌入式设备主备用电源控制装置。
背景技术
[0002]目前,在车辆供电、服务器机房等长时间工作的系统中均设有嵌入式设备(MCU),以便在主供电电源停止供电等异常情况发生时,及时保存重要数据并将供电断开这类重要信息告知相关人员。为此,嵌入式设备除主电源供电外,还有配有备用电源(锂电池等蓄电池),当主供电电源停电时,自动转换至锂电池工作,以时刻保证嵌入式设备的正常供电。现有的主备用电源切换控制装置是设有与市电电网相接的主电源供电电路,主电源供电电路的输出通过充电电路与锂电池相接,主电源供电电路的输出及锂电池的输出分别通过不同 的ニ极管(D1、D2)与嵌入式设备相接,嵌入式设备中设有GSM模块等。正常情况下,主电源供电电路将市电电网转换成适应嵌入式设备的工作电压通过ニ极管Dl为嵌入式设备供电,同时通过充电电路为锂电池充电,此时由于ニ极管Dl对ニ极管D2的嵌位作用,锂电池并不能通过ニ极管D2 ;如主电源停止供电,则ニ极管D2负极电压降低,与ニ极管D2正极相接的锂电池则通过ニ极管D2为嵌入式设备供电。上述主备用电源切换控制装置虽然结构简单,但存在如下问题:
1.输入电压会在ニ极管两端产生较大压降,尤其当GSM模块工作而产生较大电流波动时,输入电压亦会产生较大的电压波动,不利于嵌入式设备的正常供电;
2.无法实现自动关闭锂电池电压输出,当嵌入式设备已将重要数据保存并将供电断开这类重要信息告知相关人员后,因不能自动关闭锂电池电压输出,造成能源浪费;当嵌入式设备在储存、运输等条件下,因不能自动关闭锂电池的电压输出,只能将锂电池取出,嵌入式设备使用时再安装,费时费力;否则锂电池的电能可能被耗尽,给第一次开机工作带来不便。
发明内容
[0003] 本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题,提供一种既可实现主备用电源的自动切換、确保嵌入式设备的正常供电,亦可根据需要自动关闭锂电池供电的嵌入式设备主备用电源控制装置。
[0004] 本发明的技术解决方案是:ー种嵌入式设备主备用电源控制装置,有主电源供电电路,主电源供电电路的输出通过充电电路与锂电池相接,其特征在干:所述主电源供电电路通过电子开关电路Kl与嵌入式设备相接,电子开关电路Kl的输出端与地之间接有蓄电元件;所述锂电池的输出端通过相串联的电子开关电路K2和电子开关电路K3与嵌入式设备相接;所述电子开关电路Kl和电子开关电路K2均由主电源供电电路的输出控制且两者的开关状态相反;所述电子开关电路K3由嵌入式设备控制。[0005] 所述电子开关电路Kl设有功率场效应晶体管Q5及NPN三极管Q6,所述功率场效应晶体管Q5的栅极与漏极之间接有电阻R7,功率场效应晶体管Q5的栅极通过电阻R8与NPN三极管Q6的集电极相接,NPN三极管Q6的发射极接地,NPN三极管Q6的基极与电阻R9相接,所述主电源供电电路直接与功率场效应晶体管Q5的源极相接并通过电阻R9与NPN三极管Q6相接;所述电子开关电路K2设有功率场效应晶体管Ql及PNP三极管Q2,所述功率场效应晶体管Ql的栅极与漏极之间接有电阻R1,功率场效应晶体管Ql的栅极通过电阻R2与PNP三极管Q2的发射极相接,PNP三极管Q2的集电极接地,PNP三极管Q2的基极与电阻R3相接,PNP三极管Q2的基极与集电极之间接有电阻R4,所述主电源供电电路通过电阻R3与PNP三极管Q2相接,所述锂电池与功率场效应晶体管Ql的源极相接;所述电子开关电路K3设有功率场效应晶体管Q3及NPN三极管Q4,所述功率场效应晶体管Q3的源极与栅极之间接有电阻R5,功率场效应晶体管Q3的栅极通过电阻R6与NPN三极管Q4的集电极相接,NPN三极管Q4的发射极接地,NPN三极管Q6的基极与嵌入式设备相接,所述功率 场效应晶体管Ql的漏极与地之间分别接有电容Cl和蓄电池El,所述功率场效应晶体管Q5及功率场效应晶体管Q3的漏极与嵌入式设备直接相接并分别通过电容C2和蓄电池E2与地相接。
[0006] 本发明与现有技术相比,不但可实现主备用电源的自动切换,而且也可减少压降、保证大电流(2. 5A)的供给及较小的供电电压波动,确保对嵌入式设备的正常供电;当嵌入式设备已将重要数据保存并将供电断开这类重要信息告知相关人员后或储存、运输等,均可自动关闭锂电池电压输出,避免由此而造成的能源浪费且可省时省力。
附图说明
[0007] 图I是本发明实施例的电路原理框图。
[0008] 图2是本发明实施例的具体线路图。
具体实施方式
[0009] 下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。本发明实施例的电路原理框图如图I所示:与现有技术相同,有主电源供电电路,主电源供电电路的输出通过充电电路与锂电池相接,与现有技术所不同的是,所述主电源供电电路通过电子开关电路Kl与嵌入式设备相接,电子开关电路Ki的输出端与地之间接有蓄电元件(如电容等);所述锂电池的输出端通过相串联的电子开关电路K2和电子开关电路K3与嵌入式设备相接;所述电子开关电路Kl和电子开关电路K2均由主电源供电电路的输出控制且两者的开关状态相反,即电子开关电路Kl导通,则电子开关电路K2截止,反之电子开关电路Kl截止,则电子开关电路K2导通;所述电子开关电路K3由嵌入式设备控制。
[0010] 电子开关电路K1、K2、K3可以由三极管、场效应管等构成,但最好如图2所示:即所述电子开关电路Kl设有功率场效应晶体管Q5及NPN三极管Q6,所述功率场效应晶体管Q5的栅极与漏极之间接有电阻R7,功率场效应晶体管Q5的栅极通过电阻R8与NPN三极管Q6的集电极相接,NPN三极管Q6的发射极接地,NPN三极管Q6的基极与电阻R9相接,所述主电源供电电路直接与功率场效应晶体管Q5的源极相接并通过电阻R9与NPN三极管Q6相接;所述电子开关电路Κ2设有功率场效应晶体管Ql及PNP三极管Q2,所述功率场效应晶体管Ql的栅极与漏极之间接有电阻R1,功率场效应晶体管Ql的栅极通过电阻R2与PNP三极管Q2的发射极相接,PNP三极管Q2的集电极接地,PNP三极管Q2的基极与电阻R3相接,PNP三极管Q2的基极与集电极之间接有电阻R4,所述主电源供电电路通过电阻R3与PNP三极管Q2相接,所述锂电池与功率场效应晶体管Ql的源极相接;所述电子开关电路K3设有功率场效应晶体管Q3及NPN三极管Q4,所述功率场效应晶体管Q3的源极与栅极之间接有电阻R5,功率场效应晶体管Q3的栅极通过电阻R6与NPN三极管Q4的集电极相接,NPN三极管Q4的发射极接地,NPN三极管Q6的基极与嵌入式设备相接,所述功率场效应晶体管Ql的漏极与地之间分别接有电容Cl和蓄电池El,所述功率场效应晶体管Q5及功率场效应晶体管Q3的漏极与嵌入式设备直接相接并分别通过电容C2和蓄电池E2与地相接。
[0011 ] 功率场效应晶体管Ql、功率场效应晶体管Q2、功率场效应晶体管Q3可选用MOSFET场效晶体管,可使导通电阻低、负载电流大。
[0012] 工作原理:
1.当主电源供电电路有电时,其输出一路通过充电电路微锂电池充电,一路控制电子 开关电路Kl导通并通过电子开关电路Kl为嵌入式设备(MCU)供蓄电元件(电容)充电,一路同时控制电子开关电路K2截止;嵌入式设备得电后,输出控制信号控制电子开关电路K3导通;
2.由于某种外接原因造成主供电突然断电,主电源供电电路无电压输出时,电子开关电路Kl即截止,而电子开关电路K2导通;此时,存于蓄电元件(电容)上的电压仍可为嵌入式设备供电,继续控制电子开关电路K3处于导通状态,锂电池即可通过电子开关电路K2、电子开关电路K3为嵌入式设备供电;
3.当嵌入式设备已将重要数据保存并将供电断开这类重要信息向外告知(如GSM模块可通过短信及GPRS数据通信或语音信息将信息告诉指定用户或服务器)后,即输出信号控制电子开关电路K3处于截止状态,关闭锂电池向外供电。
[0013] 因无主电源供电时,嵌入式设备可自动控制锂电池处于关闭状态,因此当当嵌入式设备在储存、运输等条件下,无需将锂电池取出、再安装,省时省力。

Claims (2)

1. 一种嵌入式设备主备用电源控制装置,有主电源供电电路,主电源供电电路的输出通过充电电路与锂电池相接,其特征在于:所述主电源供电电路通过电子开关电路Kl与嵌入式设备相接,电子开关电路Ki的输出端与地之间接有蓄电元件;所述锂电池的输出端通过相串联的电子开关电路K2和电子开关电路K3与嵌入式设备相接;所述电子开关电路Kl和电子开关电路K2均由主电源供电电路的输出控制且两者的开关状态相反;所述电子开关电路K3由嵌入式设备控制。
2.根据权利要求I所述的嵌入式设备主备用电源控制装置,其特征在于:所述电子开关电路Kl设有功率场效应晶体管Q5及NPN三极管Q6,所述功率场效应晶体管Q5的栅极与漏极之间接有电阻R7,功率场效应晶体管Q5的栅极通过电阻R8与NPN三极管Q6的集电极相接,NPN三极管Q6的发射极接地,NPN三极管Q6的基极与电阻R9相接,所述主电源供电电路直接与功率场效应晶体管Q5的源极相接并通过电阻R9与NPN三极管Q6相接;所述电子开关电路K2设有功率场效应晶体管Ql及PNP三极管Q2,所述功率场效应晶体管Ql的栅极与漏极之间接有电阻R1,功率场效应晶体管Ql的栅极通过电阻R2与PNP三极管Q2的发射极相接,PNP三极管Q2的集电极接地,PNP三极管Q2的基极与电阻R3相接,PNP三极管Q2的基极与集电极之间接有电阻R4,所述主电源供电电路通过电阻R3与PNP三极管Q2相接,所述锂电池与功率场效应晶体管Ql的源极相接;所述电子开关电路K3设有功率场效应晶体管Q3及NPN三极管Q4,所述功率场效应晶体管Q3的源极与栅极之间接有电阻R5,功率场效应晶体管Q3的栅极通过电阻R6与NPN三极管Q4的集电极相接,NPN三极管Q4的发射极接地,NPN三极管Q6的基极与嵌入式设备相接,所述功率场效应晶体管Ql的漏极与地之间分别接有电容Cl和蓄电池E1,所述功率场效应晶体管Q5及功率场效应晶体管Q3的漏极与嵌入式设备直接相接并分别通过电容C2和蓄电池E2与地相接。
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