CN103944254B - 掉电保护电路及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种掉电保护电路，所述掉电保护电路与设备的主板连接，所述掉电保护电路包括：充电电路、超级电容、升压电路、振荡侦测电源使能电路、电源侦测电路以及用于对电源进行侦测的电压阈值检测器；所述电源线和主板之间设置有一二极管；所述主板上连接一电源线，所述充电电路、升压电路的一端与所述电源线连接，所述充电电路、升压电路的另一端均连接所述超级电容，所述振荡侦测电源使能电路分别与所述电源线、升压电路连接，所述电压阈值检测器分别与电源侦测电路、振荡侦测电源使能电路连接，电源侦测电路与电源线连接。本发明只需通过一个超级电容即可完成在设备掉电时，进行供电，减少后备电源电路占用电路板的面积和总体成本。

Description

掉电保护电路及设备
技术领域
本发明涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种掉电保护电路及设备。
背景技术
现有的超级电容单体电压为2.7V，如果系统需要高于2.7V的电源，需要多个超级电容进行串联组合，导致占用电路板的面积过大和充电电路复杂。一般在设备断电后需要供高于2.7V的电源给设备，然而传统的后备电源电路比较复杂。这样后备电源电路占用电路板的面积和总体成本比较高。而本专利申请文件只需通过一个超级电容即可完成在设备掉电时，进行供电，减少后备电源电路占用电路板的面积和总体成本。
现有技术中公开了一种“无后备电池的掉电保护电路”；见公开号为：103166297A，公开日为：2013-06-19的中国专利；传统的掉电保护电路大多采用后备电池，成本较高，寿命较短。该发明电路包括DC/DC电路、三端稳压电路、电压采样电路及二极管隔离电路。DC/DC电路包括DC/DC芯片、一个肖特基二极管、一个电感、两个滤波电容、一个电容以及三个电阻；三端稳压电路包括三端稳压器、三个滤波电容；电压采样电路包括两个电阻；二极管隔离电路包括三个肖特基二极管。该发明中的DC/DC电路仅在系统掉电瞬间给三端稳压电路供电，保护RAM和寄存器中的现场重要数据，保证再次上电后数据能正确恢复，从而实现系统的稳定可靠运行。同电池后备方案相比，该方案可靠性更高。然而该专利工作原理是：先保存工作状态，下一次上电时可以恢复原先状态。而本专利申请文件只需通过一个超级电容即可完成在设备掉电时，进行供电，减少后备电源电路占用电路板的面积和总体成本，且本专利是要延迟系统工作时间，保证内存中内容能完整地写到存储设备中。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种掉电保护电路及设备，其只需通过一个超级电容即可完成在设备掉电时，进行供电，减少后备电源电路占用电路板的面积和总体成本。
本发明是这样实现的：一种掉电保护电路，所述掉电保护电路与设备的主板连接，所述掉电保护电路包括：充电电路、超级电容、升压电路、电源侦测电路以及用于对电源进行侦测的电压阈值检测器；所述电源线和主板之间设置有一二极管；所述主板上连接一电源线，所述充电电路、升压电路的一端与所述电源线连接，所述充电电路、升压电路的另一端均连接所述超级电容，所述电压阈值检测器与电源侦测电路连接，电源侦测电路与电源线连接；所述充电电路在电源线上电后对超级电容充电；同时，所述电源侦测电路检测电源电压值，将电源电压值输出给电压阈值检测器；电压阈值检测器对电源电压值进行判断，电压值下降并低于一预设阀值，电源停止为主板供电；所述超级电容输出电源经由所述升压电路给主板供电。
进一步地，所述电压阈值检测器为单片机、电压比较器或电压阀值检测光电耦合器。
进一步地，所述掉电保护电路还包括一振荡侦测电源使能电路，所述振荡侦测电源使能电路分别与所述电源线、升压电路、电压阈值检测器连接；
所述振荡侦测电源使能电路不断检测给主板的供电电压是否发生振荡，发生振荡则关断超级电容供给升压电路的电源。
进一步地，所述振荡侦测电源使能电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、三极管Q1、三极管Q2、稳压二极管D4、电容C1以及共阴双二极管D3；所述三极管Q1的发射极与超级电容连接，三极管Q1的集电极分别与电阻R4和电阻R6连接，所述电阻R4与升压电路使能输入端连接，所述电阻R6接信号地；三极管Q1的基极与共阴双二极管D3的第一阳极1连接，所述三极管Q1的发射极与基极之间并联有电阻R1；所述共阴双二极管D3的第二阳极2经电阻R2与电压阈值检测器输出端连接；所述共阴双二极管D3的共阴极3经电阻R3与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极与信号地连接，三极管Q2的基极分别与电阻R5、电阻R7、电容C1连接，所述电阻R7、电容C1均连接信号地，电阻R5经稳压二极管D4与所述升压电路输出端连接。
进一步地，数字标牌设备包括所述的掉电保护电路。
进一步地，嵌入式设备包括所述的掉电保护电路。
进一步地，便携式设备包括所述的掉电保护电路。
本发明具有如下优点：本发明只需通过一个超级电容即可完成在设备掉电时，进行供电，减少后备电源电路占用电路板的面积和总体成本；另外，通过振荡侦测电源使能电路能抑制主板的供电电压形成的振荡，从而确保了主板的正常工作。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的振荡侦测电源使能电路的详细结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1和图2所示，本发明的一种掉电保护电路，所述掉电保护电路与设备的主板连接，所述掉电保护电路包括：充电电路、超级电容、升压电路、振荡侦测电源使能电路、电源侦测电路以及用于对电源进行侦测的电压阈值检测器；所述电源线和主板之间设置有一二极管；所述主板上连接一电源线，所述充电电路、升压电路的一端与所述电源线连接，所述充电电路、升压电路的另一端均连接所述超级电容，所述振荡侦测电源使能电路分别与所述电源线、升压电路连接，所述电压阈值检测器分别与电源侦测电路、振荡侦测电源使能电路连接，电源侦测电路与电源线连接；12V电源输入上电后，充电电路对超级电容开始充电；与此同时，电源侦测电路也开始工作，并将检测的电源电压结果输出至电压阈值检测器，由电压阈值检测器对电压值进行判断，电压下降并低于一预设阀值时，12V电源输入不再为主板供电，而是通过超级电容输出，经由升压电路给主板供电；所述振荡侦测电源使能电路作为反馈回路中的一环，振荡侦测电源使能电路不断检测给主板的供电电压是否发生振荡，一检测到就关断超级电容供给升压电路的电源。其中，所述电压阈值检测器为单片机、电压比较器或电压阀值检测光电耦合器。所述充电电路可以为：DC-DC降压稳压器。升压电路可以为：DC-DC升压稳压器。
另外，如图2所示，在本发明中，所述振荡侦测电源使能电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、三极管Q1、三极管Q2、稳压二极管D4、电容C1以及共阴双二极管D3；所述三极管Q1的发射极与超级电容连接，三极管Q1的集电极分别与电阻R4和电阻R6连接，所述电阻R4与升压电路使能输入端连接，所述电阻R6接信号地；三极管Q1的基极与共阴双二极管D3的第一阳极1连接，所述三极管Q1的发射极与基极之间并联有电阻R1；所述共阴双二极管D3的第二阳极2经电阻R2与电压阈值检测器输出端连接；所述共阴双二极管D3的共阴极3经电阻R3与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极与信号地连接，三极管Q2的基极分别与电阻R5、电阻R7、电容C1连接，所述电阻R7、电容C1均连接信号地，电阻R5经稳压二极管D4与所述升压电路输出端连接。
其中，本发明的掉电保护电路能应用于数字标牌设备中，即所述数字标牌设备包括所述的掉电保护电路。
本发明的掉电保护电路能应用于嵌入式设备，即所述嵌入式设备包括所述的掉电保护电路。
本发明的掉电保护电路能应用于便携式设备，即所述便携式设备包括所述的掉电保护电路。另外，本领域的技术人员都知道，该掉电保护电路不仅限于上述所说的设备，只要现有设备中带有主板的设备都能安装本发明的掉电保护电路。
这里需要说明的是：
现有的随着超级电容放电，超级电容本身电压会不断下降，低于升压电路最低工作电压时，升压电路输出电源会跌落至主板最低工作电压以下，此时主板由于停止工作，功耗减小，超级电容供给升压电路的电流也会减少，由于超级电容本身一定的内阻的作用，超级电容电压会回升，超过升压电路最低工作电压时，升压电路又可以工作，如此会导致输出电压又回升，主板又开始工作。以上如此反复循环，导致主板的供电电压形成振荡。
如图2所示，本发明所述振荡侦测电源使能电路能解决上述技术问题，能进行振荡的抑制；图2中，PC3端为电压阈值检测器输出端，这里由电压阈值检测器组成的电路的输出；+5.0V_C端为超级电容输出端；+12.0V_OUT端为升压电路输出端；BPS_EN端为升压电路使能输入端。当升压电路输出电压低于稳压二极管D4和三极管Q2的BE结电压时（约7.5V），三极管Q2截止，导致三极管Q1截止，BPS_EN端为低电平，升压电路禁能停止工作。平时，当12V外接电源高于主板最低工作电压时，电压阈值检测器输出PC3为高电平，升压电路禁能也停止工作。其中，共阴双二极管D3的作用是，当PC3端为高电平时，三极管Q1也会截止，BPS_EN端输出低电平，后面的DC-DC升压电路不工作；以上电路的优点是可以强制禁止备用电源，这在开机时主板还没有正常运作，不需掉电保护时不启用备用电源，减小了后面开机时的超级电容充电时间。
总之，本发明只需通过一个超级电容即可完成在设备掉电时，进行供电，减少后备电源电路占用电路板的面积和总体成本；另外，通过振荡侦测电源使能电路能抑制主板的供电电压形成的振荡，从而确保了主板的正常工作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种掉电保护电路，其特征在于：所述掉电保护电路与设备的主板连接，所述掉电保护电路包括：充电电路、超级电容、升压电路、电源侦测电路以及用于对电源进行侦测的电压阈值检测器；所述主板上连接一电源线，所述充电电路、升压电路的一端与所述电源线连接，所述电源线和主板之间设置有一二极管；所述充电电路、升压电路的另一端均连接所述超级电容，所述电压阈值检测器与电源侦测电路连接，电源侦测电路与电源线连接；所述充电电路在电源线上电后对超级电容充电；同时，所述电源侦测电路检测电源电压值，将电源电压值输出给电压阈值检测器；电压阈值检测器对电源电压值进行判断，电压值下降并低于一预设阈值，电源停止为主板供电；所述超级电容输出电源经由所述升压电路给主板供电；所述掉电保护电路还包括一振荡侦测电源使能电路，所述振荡侦测电源使能电路分别与所述电源线、升压电路、电压阈值检测器连接；
所述振荡侦测电源使能电路不断检测给主板的供电电压是否发生振荡，发生振荡则关断超级电容供给升压电路的电源。
2.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于：所述电压阈值检测器为单片机、电压比较器或电压阈值检测光电耦合器。
3.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于：所述振荡侦测电源使能电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、三极管Q1、三极管Q2、稳压二极管D4、电容C1以及共阴双二极管D3；所述三极管Q1的发射极与超级电容连接，三极管Q1的集电极分别与电阻R4和电阻R6连接，所述电阻R4与升压电路使能输入端连接，所述电阻R6接信号地；三极管Q1的基极与共阴双二极管D3的第一阳极1连接，所述三极管Q1的发射极与基极之间并联有电阻R1；所述共阴双二极管D3的第二阳极2经电阻R2与电压阈值检测器输出端连接；所述共阴双二极管D3的共阴极3经电阻R3与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极与信号地连接，三极管Q2的基极分别与电阻R5、电阻R7、电容C1连接，所述电阻R7、电容C1均连接信号地，电阻R5经稳压二极管D4与所述升压电路输出端连接。
4.一种数字标牌设备，其特征在于：所述数字标牌设备包括所述权利要求1-3任一项所述的掉电保护电路。
5.一种嵌入式设备，其特征在于：所述嵌入式设备包括所述权利要求1-3任一项所述的掉电保护电路。
6.一种便携式设备，其特征在于：所述便携式设备包括所述权利要求1-3任一项所述的掉电保护电路。
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