CN105242766B - 一种电压突变检测电路、复位电路及电子装置 - Google Patents

一种电压突变检测电路、复位电路及电子装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电压突变检测电路、复位电路及电子装置，所述电压突变检测电路包括放电电路和分压电路；其中所述分压电路包括相互串联连接的第二电容C2和第三电容C3，连接点为所述分压电路的输出端；所述第二电容C2的另一端接主控电源；所述第三电容C3的另一端接地；在所述主控电源的电压骤变时，所述分压电路的输出端输出第一电平信号；所述放电电路包括第四电阻R4，所述第四电阻R4的一端与所述第二电容C2接电源的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第三电容C3接地的一端连接并接地。本发明提供的技术方案，可以灵敏检测电源波动，及时给出控制信号，用于后续处理。

Description

一种电压突变检测电路、复位电路及电子装置
技术领域
本发明涉及电子电路领域，更具体地说，涉及一种电压突变检测电路、复位电路及电子装置。
背景技术
目前，在使用电池供电的系统中，为了保护电池，一般通过MCU检测电池电压，设置低压保护点和保护解锁点，当检测到电池电压低于低压保护点时，电池进入低压保护，不对系统供电，系统也进入休眠状态。进入休眠状态后，当检测到电池电压高于保护解锁点时，系统复位，退出休眠状态，恢复正常状态。
但是，当电池不对系统供电，电池电压往往会回升，回升幅度和电池容量以及之前的负载都有关系，当电池电压回升到一定程度时，如果保护解锁点设置得过低，就有可能超过保护解锁点，系统开始工作，电池又开始供电，有可能出现频繁保护又解锁的现象。另一方面，如果保护解锁点设置得过高，那么更换使用电量少的电池又有可能不能正常工作。这就使得保护解锁点的设置非常困难。
为了避免这两种不好的现象，也不用设置解锁点，只要电池电压达到低压保护点，MCU直接休眠，后面无论电池电压如何变化，都不会有误动作，更换电池后，哪怕是一个电量少的电池，只要电池电压没有低于低压保护点，系统就能正常启动工作，就需要设计一种复位电路达到上述要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述解锁点难以设置的缺陷，提供一种不用设置解锁点的复位电路及电子装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电压突变检测电路、复位电路及电子装置。
在本发明所述的电压突变检测电路中，包括放电电路和分压电路；其中
所述分压电路包括相互串联连接的第二电容C2和第三电容C3，连接点为所述分压电路的输出端；所述第二电容C2的另一端接主控电源；所述第三电容C3的另一端接地；在所述主控电源的电压骤变时，所述分压电路的输出端输出第一电平信号；
所述放电电路包括第四电阻R4，所述第四电阻R4的一端与所述第二电容C2接电源的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第三电容C3接地的一端连接并接地。
在本发明所述的复位电路中，用于对主控芯片进行初始化，所述复位电路包括驱动电路、执行电路和上述的电压突变检测电路；
所述驱动电路的输入端与所述电压突变检测电路的输出端连接，所述驱动电路的输出端与所述执行电路的输入端连接；当所述驱动电路的输入端接收到所述第一电平信号时，所述驱动电路的输出端输出第二电平信号至所述执行电路；
所述执行电路的输入端与所述驱动电路的输出端连接，所述执行电路的输出端与所述主控芯片的复位端口连接；当所述执行电路的输入端接收到所述第二电平信号时，所述执行电路的输出端输出复位信号至所述复位端口。
优选地，所述驱动电路包括三极管Q1、第二电阻R2和第三电阻R3；
所述三极管Q1的基极为所述驱动电路的输入端，所述三极管Q1的集电极为所述驱动电路的输出端；
所述三极管Q1的基极经所述第二电阻R2连接所述分压电路的输出端，所述三极管Q1的集电极与所述执行电路的输入端连接，所述三极管Q1的发射极接地；
所述三极管Q1的基极通过所述第三电阻R3接地。
优选地，所述执行电路包括第一电阻R1和第一电容C1；
所述第一电阻R1的一端与辅助电源连接，另一端通过所述第一电容C1接地；
所述第一电阻R1和所述第一电容C1的连接点与所述三极管Q1的集电极连接，作为所述执行电路的输入端；
所述第一电阻R1和所述第一电容C1的连接点也与所述主控芯片的复位端口连接，作为所述执行电路的输出端。
优选地，所述分压电路的所述第二电容C2和所述第三电容C3的容量相等。
优选地，所述三极管Q1为NPN型三极管。
优选地，所述主控电源为可更换的电池。
优选地，所述主控芯片为单片机、ARM、DSP、CPU、FPGA中的一种或多种。
在本发明所述的电子装置中，包括复位电路及主控芯片，所述复位电路用于对所述主控芯片进行初始化，所述复位电路为上文任意一种所述的复位电路。
优选地，所述电子装置包括电池供电产品。
实施本发明的电压突变检测电路、复位电路及电子装置，具有以下有益效果：可以灵敏检测电源波动，及时给出控制信号，用于后续处理。
进一步的，在电池保护系统中，可以灵敏检测电源波动，及时给出主控芯片的复位信号，简化电池保护电路，节约成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例电压突变检测电路的电路原理图；
图2是本发明实施例复位电路的电路原理图；
图3是本发明实施例复位电路VCC\MCUPOWER\RESET\Q1基极的实测波形。
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，以下结合附图和具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
为了简化电池保护程序，本发明提供一种不用设置解锁点，更换电池即可复位的复位电路及电子装置。相应的，本发明也根据复位电路提供一种电压突变检测电路，用于本发明的复位电路中。同时，本发明的复位电路也可以作为普通复位电路使用，使用效果与传统复位电路没有区别。此复位电路区别于传统复位电路的地方在于，传统复位电路依赖于MCU本身电源的上电进行复位，此复位电路不但可通过此种方式复位，同时可以通过其它电源的上电或者一定范围的波动进行复位。以下分别详细描述。
如图1所示，本发明实施例的电压突变检测电路包括放电电路1和分压电路2。其中：
该分压电路2包括相互串联连接的第二电容C2和第三电容C3，连接点为分压电路2的输出端；第二电容C2的另一端接主控电源；第三电容C3的另一端接地；在主控电源的电压骤变时，分压电路2的输出端输出第一电平信号。具体的，第二电容C2、第三电容C3作为分压电容，其耐压值要大于电池最大电压，容量决定复位信号的时间长短，不同容量也会导致分压结果不同，容量大小根据实际需要调整即可，此处选择容量相同的电容，即分压电路2的第二电容C2和第三电容C3的容量相等。
该放电电路1包括第四电阻R4，第四电阻R4的一端与第二电容C2接电源的一端连接，第四电阻R4的另一端与第三电容C3接地的一端连接并接地。
本发明实施例的电压突变检测电路的实现原理是基于以下原理：因为电容有隔绝直流电，通过交流电的特性，当主控电源出现较大的电压波动时，对于电容来说，类似于交流电特性，此时C2、C3串联分压，将主控电源的电压根据电容容量分配。电压突变瞬间分到C3上的电压给出第一电平信号，该信号可以用于很多方面，此处的复位电路只是其中一种应用。比如说交流电整流之后的电压，通过电阻分压限流、电容滤波后，如果有超过一定幅度的波动，也可以通过此电压突变检测电路来检测。当主控电源的电压稳定后，电压直接作用在C2上，此时电压是直流特性，被C2隔绝，不能分压到C3上。
本发明实施例的电压突变检测电路，可以灵敏检测电源波动，及时给出控制信号，用于后续处理。
如图2所示，本发明实施例的复位电路用于对主控芯片进行初始化，该复位电路包括驱动电路3、执行电路4和上述的电压突变检测电路。其中：
该驱动电路3的输入端与电压突变检测电路的分压电路2的输出端连接，驱动电路3的输出端与执行电路4的输入端连接；当驱动电路3的输入端接收到第一电平信号时，驱动电路3的输出端输出第二电平信号至执行电路4。具体到本发明实施例，本发明实施例的复位电路中，驱动电路3包括三极管Q1、第二电阻R2和第三电阻R3；三极管Q1的基极为驱动电路3的输入端，三极管Q1的集电极为驱动电路3的输出端；三极管Q1的基极经第二电阻R2连接分压电路2的输出端，三极管Q1的集电极与执行电路4的输入端连接，三极管Q1的发射极接地；三极管Q1的基极通过第三电阻R3接地。三极管Q1为NPN型三极管。可以理解的，这里的驱动电路3不局限于三极管，理论上可以用其它电路替代，将三极管改为其它器件，比如说运放IC，或者R3并联稳压管后直接MCU的中断口。这里驱动电路3要求不高，如果电压变化很大，分压后可以驱动MOS管，即分压后C3的电压大于2.5V，就可以改为MOS管。
该执行电路4的输入端与驱动电路3的输出端连接，执行电路4的输出端与主控芯片的复位端口连接；当执行电路4的输入端接收到第二电平信号时，执行电路4的输出端输出复位信号至复位端口。具体到本发明实施例，本发明实施例的复位电路中，执行电路4包括第一电阻R1和第一电容C1；第一电阻R1的一端与辅助电源连接，另一端通过第一电容C1接地；第一电阻R1和第一电容C1的连接点与三极管Q1的集电极连接，作为执行电路4的输入端；第一电阻R1和第一电容C1的连接点也与主控芯片的复位端口连接，作为执行电路4的输出端。
本发明实施例的复位电路的实现原理是基于以下原理：因为电容有隔绝直流电，通过交流电的特性，对于插电池的瞬间，电池本身的直流电对于电容来说，相当于很短暂的一个突变电压，类似于交流电特性，此时第二电容C2、第三电容C3串联分压，将电池电压根据电容容量分配。当电池插上后，电池电压直接作用在第二电容C2上，此时电池电压是直流特性，被第二电容C2隔绝，不能分压到第三电容C3上。之前插电池瞬间分到第三电容C3上的电压驱动后级电路，给出复位信号，直到第三电容C3的电量消耗完毕。如果电压缓慢变化，就算C3分到了电压，但是C3的电会通过R2、R3被泄放掉，不足以导通三极管，同时R2、R3也有一定的防止误动作的作用。
第三电容C3上分到的电压，通过第二电阻R2、第三电阻R3分压驱动三极管Q1，三极管Q1导通后，将第一电容C1上的电压拉低，产生复位信号，此时由于电容的隔绝直流作用，第二电容C2隔绝输入电压继续给第三电容C3充电，当第三电容C3上的电量经过第二电阻R2、第三电阻R3消耗完，三极管Q1截止，第一电容C1通过第一电阻R1被MCU电源充电，复位结束。第四电阻R4是在更换电池的同时，泄放第二电容C2上的电，如果没有泄放，电池电压与第二电容C2上的电压会抵消，导致不能分压到第三电容C3或者分压电压不足，不能驱动三极管。
进一步的，主控电源为可更换的电池。再进一步的，主控芯片为单片机、ARM、DSP、CPU、FPGA中的一种或多种。
图3示出了电池低压保护且电池电压回升结束后，通过更换电池MCU复位的VCC、MCUPOWER、RESET、三极管Q1基极的实际波形。通道1代表VCC波形，通道2代表MCUPOWER波形，通道3代表RESET波形，通道4代表三极管Q1基极波形。
如图3所示，通道1代表VCC电压，实际使用时即代表电池电压，由波形图可以看到，VCC电压在650ms内由12V下降到了大约8V,此时，通道2代表的MCU电压5V，还没有任何变化，如果使用传统复位电路，此时电池更换完成，却没有复位。而使用本发明，由于更换电池，VCC上升到12V。通道3代表复位脚RESET波形。通道4代表三极管基极电压，也近似等于第三电容C3上的电压。在VCC电压上升的同时，第三电容C3分得电压，驱动三极管Q1，由通道4波形可得出，C3分得电压约0.8V，驱动三极管大约20ms，此时产生一个复位电平，维持约10ms。即以很快的速度更换电池，时间约650ms，电源端由于电容的存在电压波动约5V，MCU电源端由于电容的作用，电压无变化，普通的复位电路无法发挥作用，而通过本发明，MCU可迅速复位，达到简化电池保护程序、保护电池的目的，同时电路结构简单，成本低廉，使用效果可靠。
本发明还提供一种电子装置，包括复位电路及主控芯片，复位电路用于对主控芯片进行初始化，复位电路为上文任意一项所述的复位电路。优选地，该电子装置包括电池供电产品。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种复位电路，用于对主控芯片进行初始化，其特征在于，所述复位电路包括驱动电路、执行电路和电压突变检测电路；
所述电压突变检测电路包括放电电路和分压电路；其中
所述分压电路包括相互串联连接的第二电容C2和第三电容C3，连接点为所述分压电路的输出端；所述第二电容C2的另一端接主控电源；所述第三电容C3的另一端接地；在所述主控电源的电压骤变时，所述分压电路的输出端输出第一电平信号；
所述放电电路包括第四电阻R4，所述第四电阻R4的一端与所述第二电容C2接电源的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第三电容C3接地的一端连接并接地；
所述驱动电路的输入端与所述电压突变检测电路的输出端连接，所述驱动电路的输出端与所述执行电路的输入端连接；当所述驱动电路的输入端接收到所述第一电平信号时，所述驱动电路的输出端输出第二电平信号至所述执行电路；
所述执行电路的输入端与所述驱动电路的输出端连接，所述执行电路的输出端与所述主控芯片的复位端口连接；当所述执行电路的输入端接收到所述第二电平信号时，所述执行电路的输出端输出复位信号至所述复位端口，所述执行电路与一辅助电源相连。
2.根据权利要求1所述的复位电路，其特征在于，所述分压电路的所述第二电容C2和所述第三电容C3的容量相等。
3.根据权利要求1所述的复位电路，其特征在于，所述主控电源为可更换的电池。
4.根据权利要求1-3任一项所述的复位电路，其特征在于，所述驱动电路包括三极管Q1、第二电阻R2和第三电阻R3；
所述三极管Q1的基极为所述驱动电路的输入端，所述三极管Q1的集电极为所述驱动电路的输出端；
所述三极管Q1的基极经所述第二电阻R2连接所述分压电路的输出端，所述三极管Q1的集电极与所述执行电路的输入端连接，所述三极管Q1的发射极接地；
所述三极管Q1的基极通过所述第三电阻R3接地。
5.根据权利要求4所述的复位电路，其特征在于，所述执行电路包括第一电阻R1和第一电容C1；
所述辅助电源为MCU电源，所述第一电阻R1的一端与所述MCU电源连接，另一端通过所述第一电容C1接地；
所述第一电阻R1和所述第一电容C1的连接点与所述三极管Q1的集电极连接，作为所述执行电路的输入端；
所述第一电阻R1和所述第一电容C1的连接点也与所述主控芯片的复位端口连接，作为所述执行电路的输出端。
6.根据权利要求4所述的复位电路，其特征在于，所述三极管Q1为NPN型三极管。
7.根据权利要求1-3任一项所述的复位电路，其特征在于，所述主控芯片为单片机、ARM、DSP、CPU、FPGA中的一种或多种。
8.一种电子装置，包括复位电路及主控芯片，所述复位电路用于对所述主控芯片进行初始化，其特征在于，所述复位电路为根据权利要求1-7中任意一项所述的复位电路。
9.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置包括电池供电产品。
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