CN109274065B - 一种监控电路、电池及飞行器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电子电路技术领域,公开了一种监控电路、电池及飞行器。该监控电路包括:供电电压输入端,供电电压施加于供电电压输入端;电压保持电路,其与供电电压输入端连接;第一比较电路,分别与供电电压输入端及电压保持电路连接;第二比较电路,分别与供电电压输入端及电压保持电路连接;保护电路,分别与第一比较电路及第二比较电路连接,并且与处理器的复位引脚相连;当供电电压超过预设电压范围时,第一比较电路与第二比较电路输出高电平或第一比较电路与第二比较电路输出低电平,以使保护电路输出低电平,使得处理器的复位引脚拉低,触发处理器进入复位状态,从而实现在供电电压波动时,避免处理器的程序被篡改。

Description

一种监控电路、电池及飞行器
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域,特别是涉及一种监控电路,具有该监控电路的电池,以及具有该电池的无人机。
背景技术
处理器作为各种电子设备的运算核心(Core)和控制核心(Control Unit),其功能主要是解释控制指令以及处理数据。例如,以电池为例,目前为了保证电池的供电安全以及电池自身的安全,通常大部分电池都采用智能电池,也即电池中通常会配置有处理器,其主要用于控制电池的充放电及与其它电子设备的控制器的交互等,使电池的使用和管理更加可预测。同时,为了使得处理器可以工作,也需要为处理器供电以驱动其运行。
而处理器的稳定供电是保证其能正常工作的前提,若处理器的供电电压不稳定,可能会造成处理器的控制的紊乱,甚至会篡改处理器的烧录参数、程序,进而导致采用该电池作为供电模块的电子设备损坏。例如,以飞行器如无人机的电池为例,无人机电池通常都具有放电电流大,电压波动大的特点,尤其是当电机启动或者减速的时候,会产生很多尖峰电压,其次是保护板初次上电时,由于接触不良,也会产生很多尖峰电压。不稳定的供电电压,可能会造成处理器的控制的紊乱,有时候甚至会篡改处理器的程序,导致电池不良,甚至可能会导致无人机炸机事故。因此,在供电电压波动的情况下,如何避免处理器的程序被篡改成为亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例目的在于提供一种监控电路、电池及飞行器,可以在供电电压波动时,避免处理器的程序被篡改。
为解决上述技术问题,本发明实施例提供以下技术方案:
在第一方面,本发明实施例提供了一种监控电路,所述监控电路用于监控处理器的供电电压,所述监控电路包括供电电压输入端,所述供电电压施加于所述供电电压输入端,所述监控电路包括:
电压保持电路,包括保持输入端及保持输出端,所述保持输入端与所述供电电压输入端连接,所述电压保持电路用于对所述供电电压进行稳压处理,以得到基准电压;
第一比较电路,包括第一比较输入端、第二比较输入端及第一比较输出端,所述第一比较输入端与所述供电电压输入端连接,所述第二比较输入端与所述保持输出端连接,以接收所述基准电压;
第二比较电路,包括第三比较输入端、第四比较输入端及第二比较输出端,所述第三比较输入端与所述供电电压输入端连接,所述第四比较输入端与所述保持输出端连接,以接收所述基准电压;
保护电路,包括第一保护输入端、第二保护输入端及保护输出端,所述第一保护输入端与所述第一比较输出端连接,所述第二保护输入端与所述第二比较输出端连接,所述保护输出端与所述处理器的复位引脚相连;
当所述供电电压超过预设电压范围时,所述第一比较电路与所述第二比较电路输出高电平或所述第一比较电路与所述第二比较电路输出低电平,以使所述保护电路输出低电平,使得所述处理器的复位引脚拉低,触发所述处理器进入复位状态。
可选的,所述电压保持电路包括第一稳压电路;
所述第一稳压电路分别与所述第一比较电路及所述第二比较电路连接,所述第一稳压电路用于对所述供电电压进行第一稳压处理,以得到所述基准电压;
其中,所述第一稳压电路包括第一电阻及可控稳压管,所述第一电阻的第一端与所述供电电压输入端连接,所述第一电阻的第二端作为所述电压保持电路的保持输出端与所述可控稳压管的参考极及所述可控稳压管的阴极连接,所述可控稳压管的阳极接地。
可选的,所述电压保持电路还包括第二稳压电路,所述第二稳压电路包括稳压输入端与稳压输出端;
所述稳压输入端与所述供电电压输入端连接,所述稳压输出端分别与所述第一比较电路、所述第二比较电路及第一稳压电路连接,所述第二稳压电路用于对所述供电电压进行第二稳压处理,以得到工作电压,所述工作电压用于驱动所述第一比较电路、所述第二比较电路及第一稳压电路工作。
可选的,所述第二稳压电路还包括:第一二极管、第二电阻及第一电容;
所述第一二极管的阳极作为所述稳压输入端与所述供电电压输入端连接,所述第一二极管的阴极与所述第二电阻的第一端连接,所述第二电阻的第二端作为所述稳压输出端与所述第一电容的第一端连接,并且,所述第二电阻的第二端还与所述第一电阻的第一端连接,所述第一电容的第二端接地。
可选的,所述第二稳压电路还包括第一稳压二极管,所述第一稳压二极管的阳极接地,所述第一稳压二极管的阴极与所述第二电阻的第二端连接。
可选的,所述第一比较电路包括:第三电阻、第一分压电路及第一比较器;
所述第三电阻的第一端作为所述第一比较输入端与所述供电电压输入端连接,所述第三电阻的第二端与所述第一比较器的反相输入端连接;
所述第一分压电路包括第一分压输入端与第一分压输出端,所述第一分压输入端作为所述第二比较输入端与所述保持输出端连接,所述第一分压输出端与所述第一比较器的正相输入端连接,所述第一比较器的输出端作为所述第一比较输出端与所述第一保护输入端连接;
所述供电电压超过预设电压范围包括:所述供电电压小于第一预设电压阈值;
当所述供电电压小于第一预设电压阈值时,施加于所述第一比较器的正相输入端的电压大于施加于所述第一比较器的反相输入端的电压,所述第一比较器的输出端输出高电平,并且,所述第二比较电路输出高电平,以使所述保护电路输出低电平,触发所述处理器进入复位状态。
可选的,所述第一分压电路包括:第四电阻和第五电阻,所述第四电阻的第一端作为所述第一分压电路的第一分压输入端与所述保持输出端连接,所述第四电阻的第二端作为所述第一分压电路的第一分压输出端与所述第五电阻的第一端连接,所述第五电阻的第二端接地。
可选的,所述第一比较电路还包括第一反馈电路,所述第一反馈电路的输入端与所述第一比较器的输出端连接,所述第一反馈电路的输出端与第一比较器的正相输入端连接。
可选的,所述第一反馈电路包括第二二极管及第六电阻,所述第二二极管的阳极作为所述第一反馈电路的输入端与所述第一比较器的输出端连接,所述第二二极管的阴极与所述第六电阻的第一端连接,所述第六电阻的第二端作为所述第一反馈电路的输出端与第一比较器的正相输入端连接。
可选的,所述第一比较电路还包括第二电容,所述第二电容的第一端与所述第一比较器的反相输入端连接,所述第二电容的第二端接地。
可选的,所述第二比较电路包括:第二分压电路、第三分压电路及第二比较器;
所述第二分压电路包括第二分压输入端与第二分压输出端,所述第二分压输入端作为所述第三比较输入端与所述供电电压输入端连接,所述第二分压输出端与所述第二比较器的反相输入端连接;
所述第三分压电路包括第三分压输入端与第三分压输出端,所述第三分压输入端作为所述第四比较输入端与所述保持输出端连接,所述第三分压输出端与所述第二比较器的正相输入端连接,所述第二比较器的输出端作为所述第二比较输出端与所述第二保护输入端连接;
所述供电电压超过预设电压范围包括:所述供电电压大于第二预设电压阈值;
当所述供电电压大于第二预设电压阈值时,施加于所述第二比较器的正相输入端的电压小于施加于所述第二比较器的反相输入端的电压,所述第二比较器的输出端输出低电平,并且,所述第一比较电路输出低电平,以使所述保护电路输出低电平,触发所述处理器进入复位状态。
可选的,所述第二分压电路包括:第七电阻和第八电阻;所述第七电阻的第一端作为所述第二分压电路的第二分压输入端与所述供电电压输入端连接,所述第七电阻的第二端作为所述第二分压电路的第二分压输出端与所述第八电阻的第一端连接,所述第八电阻的第二端接地;
所述第三分压电路包括:第九电阻和第十电阻;所述第九电阻的第一端作为所述第三分压电路的第三分压输入端与所述保持输出端连接,所述第九电阻的第二端作为所述第三分压电路的第三分压输出端与所述第十电阻的第一端连接,所述第十电阻的第二端接地。
可选的,所述第二比较电路还包括第二反馈电路,所述第二反馈电路的输入端与所述第二比较器的输出端连接,所述第二反馈电路的输出端与第二比较器的正相输入端连接。
可选的,所述第二反馈电路包括第三二极管及第十一电阻,所述第三二极管的阴极作为所述第二反馈电路的输入端与所述第二比较器的输出端连接,所述第三二极管的阳极与所述第十一电阻的第一端连接,所述第十一电阻的第二端作为所述第二反馈电路的输出端与第二比较器的正相输入端连接。
可选的,所述第二比较电路还包括第三电容,所述第三电容的第一端与所述第二比较器的反相输入端连接,所述第三电容的第二端接地。
可选的,所述保护电路包括:第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻及MOS管;所述第十二电阻的第一端作为所述第一保护输入端与所述第一比较输出端连接,所述第十二电阻的第二端与所述第十三电阻的第一端连接,并且,所述第十二电阻与所述MOS管的栅极连接,所述第十三电阻的第二端与所述MOS管的源极连接,并且,所述MOS管的源极接地,所述MOS管的漏极作为所述保护输出端与所述处理器的复位引脚相连,并且,所述MOS管的漏极还与所述第十四电阻的第一端连接,所述第十四电阻的第二端作为所述第二保护输入端与所述第二比较输出端连接;
所述预设电压范围包括大于或等于第一预设电压阈值,并且小于或等于第二预设电压阈值;
当所述供电电压小于所述第一预设电压阈值时,所述第一比较电路输出高电平,以使所述MOS管导通,并且,由所述第二比较电路输出的高电平经所述第十四电阻拉低,以使所述处理器的复位引脚拉低,触发所述处理器进入复位状态;
当所述供电电压大于所述第二预设电压阈值时,所述第一比较电路输出高电平,以使所述MOS管断开,并且,所述第二比较电路输出低电平,以使所述处理器的复位引脚拉低,触发所述处理器进入复位状态。
在第二方面,本发明实施例提供了一种电池,包括处理器及如上所述的监控电路,所述监控电路与所述处理器连接,所述监控电路用于监控所述处理器的供电电压。
可选的,所述处理器包括复位引脚和电源引脚,所述供电电压施加于所述电源引脚,所述复位引脚与所述保护电路的保护输出端连接;
当所述供电电压超过预设电压范围时,所述保护输出端输出低电平,以使所述处理器的复位引脚拉低,触发所述处理器进入复位状态。
在第三方面,本发明实施例提供了一种飞行器,包括用电模块及如上所述的电池,所述电池与所述用电模块连接,所述电池用于为所述用电模块供电。
本发明实施例提供的监控电路可以在供电电压波动时,也即当供电电压超过预设电压范围时,监控电路的第一比较电路与监控电路的第二比较电路输出高电平或监控电路的第一比较电路与监控电路的第二比较电路输出低电平,以使监控电路的保护电路输出低电平,以下拉处理器的复位管脚,触发所述处理器进入复位状态,从而可以有效避免处理器的程序被篡改,以确保处理器的正常工作。该监控电路针对不论是供电电压较高还是较低的供电电压的波动,供电环境比较恶劣的应用均有很好的防御效果。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明实施例提供监控电路的应用环境示意图;
图2是本发明实施例提供一种监控电路的结构示意图;
图3是本发明实施例提供一种监控电路的具体电路图;
图4是本发明实施例提供另一种监控电路的具体电路图;
图5是本发明实施例提供一种电池的示意图;
图6是本发明实施例提供一种飞行器的示意图。
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用以解释本发明,并不用于限定本发明。显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
随着工业的发展与技术的进步,各类处理器被广泛应用于各种电子设备中。处理器作为各种电子设备的运算核心和控制核心,是保证电子设备正常运行的必要器件。而处理器的稳定供电是保证处理器能正常工作的前提,若处理器的供电电压不稳定,供电电压波动,可能会造成处理器的控制的紊乱,甚至会篡改处理器的烧录参数、程序,进而导致电子设备不能正常工作甚至是损坏。
例如,以电池的处理器为例,当处理器的供电电压不稳定时,会造成电池的处理器对电池的充放电控制的紊乱,例如,实际上应该充电的情况下,电池的处理器控制电池放电,从而引起电池的过放电,电池的过放电对电池自身会造成很大的影响,甚至会引起电池报废。
在供电电压波动的情况下,为了避免处理器的程序被篡改,通常的做法是处理器内部做一些延时保护程序;或者在供电端口增加电感、电容;使用一些供电电压监控的专用芯片。
对于延时保护程序的方式而言,由于是采用软件控制,当供电电压很低,甚至低于正常工作的电压时,软件就会失效,也即,在供电电压很低时,采用延时保护程序以避免处理器的程序被篡改的效果不佳。
而对于增加电感、电容的方法而言,也只是一定程度上延长了电压波动的时间,是一个治标不治本的办法,实际上并不能解决在供电电压波动的情况下处理器的程序被篡改的问题。
而对于采用专用芯片虽然可以很好的保护处理器不受电压波动的干扰,但是这种方式成本高,灵活性不够。
基于此,本发明实施例提供了一种监控电路、电池及飞行器,可以在供电电压波动时,也即当供电电压超过预设电压范围时,监控电路的第一比较电路与监控电路的第二比较电路输出高电平或监控电路的第一比较电路与监控电路的第二比较电路输出低电平,以使监控电路的保护电路输出低电平,以下拉处理器的复位管脚,触发所述处理器进入复位状态,从而可以有效避免处理器的程序被篡改,针对不论是供电电压较高还是较低的供电电压的波动,供电环境比较恶劣的应用均有很好的防御效果。并且,由于无需采用专用的供电电压监控芯片,因此,可以有效的节省成本。
下面结合附图,对本发明实施例提供的监控电路、电池及飞行器进行具体说明。
图1是本发明实施例提供的监控电路的应用环境示意图。其中,该监控电路可以适用于各种电子设备,例如,电池、飞行器、汽车、终端设备(如手机、平板、可穿戴设备)、家用电器设备(如空调、冰箱)等等,以监控各种电子设备的处理器的供电电压VIN,从而保证处理器的正常运行。其中,处理器的供电电压VIN是指为处理器所提供的工作电压。
下面以电池作为电子设备的示例,以电池的处理器作为处理器的示例,对本发明实施例提供的监控电路监控供电电压VIN进行具体描述。其中,该电池可以是锰锌电池、铅蓄电池、锂电池或者其他类型蓄电池等。可以理解的是,在一些其他实施例中,该处理器也可以为其他设备的处理器。例如,该处理器为飞行器如无人机的处理器等。
如图1所示,该监控电路的应用环境包括:处理器100及监控电路200。所述监控电路200与所述处理器100连接,所述监控电路200用于监控所述处理器100的供电电压VIN,以便在供电电压VIN波动时,避免处理器100的程序被篡改。
其中,所述处理器100是指完成各项控制任务的控制单元。其中,需要为该处理器100提供稳定的供电电压VIN,以驱动所述处理器100的程序稳定运行,以完成规定的控制任务。该处理器100可以是单片机、控制单元(Control Unit,CU)、微控制单元(Microcontroller Unit,MCU)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)、ARM处理器(Advanced RISC Machines,ARM)、数字信号处理器(Digital SignalProcessing,DSP)、微处理器或者其组合控制单元等。
例如,当电子设备是电池时,该处理器100可以是电池的控制芯片,该处理器100是在电池中担负起对电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责的芯片。该处理器100主要负责根据电池的电量情况,控制电池的充放电以及与其他设备的控制器的交互。
所述监控电路200用于监控输入至处理器100的供电电压VI N,确保在供电电压VIN波动时,如供电电压VIN过高或过低时,处理器100的烧录参数或者程序不被篡改,保证处理器100的正常工作。
具体的,当所述供电电压VIN超过预设电压范围时,所述监控电路200输出低电平至所述处理器100的复位引脚,以使所述处理器100的复位引脚拉低,从而触发所述处理器100进入复位状态,进而避免处理器100的烧录参数或者程序被篡改。
下面结合图2,对本发明实施例提供的监控电路200进行具体说明。其中,该监控电路200用于监控处理器100的供电电压VIN。所述监控电路200包括:供电电压输入端10、电压保持电路20、第一比较电路30、第二比较电路40以及保护电路50。
其中,该供电电压输入端10与电压保持电路20连接,电压保持电路20分别与第一比较电路30及第二比较电路40连接,第一比较电路30及第二比较电路40还与保护电路50连接,并且,保护电路50与处理器100连接。
具体的,所述供电电压VIN施加于所述供电电压输入端10。电压保持电路20包括保持输入端201及保持输出端202,所述保持输入端201与所述供电电压输入端10连接,所述电压保持电路20用于对所述供电电压VIN进行稳压处理,以得到基准电压。其中,所述供电电压VIN用于驱动监控电路200,并且,该供电电压VIN也是监控电路200的被监测电压。该基准电压的大小可以根据需要进行调整,例如,该基准电压可以为2.5V、3V、3.5V等等。也即,该基准电压的大小不受限制。
第一比较电路30包括第一比较输入端301、第二比较输入端302及第一比较输出端303。所述第一比较输入端301与所述供电电压VIN输入端10连接,所述第二比较输入端302与所述保持输出端202连接,以接收所述基准电压。
第二比较电路40包括第三比较输入端401、第四比较输入端402及第二比较输出端403。所述第三比较输入端401与所述供电电压输入端10连接,所述第四比较输入端402与所述保持输出端202连接,以接收所述基准电压。
保护电路50包括第一保护输入端501、第二保护输入端502及保护输出端503。所述第一保护输入端501与所述第一比较输出端303连接,所述第二保护输入端502与所述第二比较输出端403连接,所述保护输出端503与所述处理器100的复位引脚RESET相连。
当所述供电电压VIN超过预设电压范围时,所述第一比较电路30与所述第二比较电路40输出高电平或所述第一比较电路30与所述第二比较电路40输出低电平,以使所述保护电路50输出低电平,使得所述处理器100的复位引脚RESET拉低,触发所述处理器100进入复位状态。
其中,该预设电压范围为界定供电电压VIN的波动情况,也即,当供电电压VIN超过该预设电压范围时,表明供电电压VIN波动的幅值较大,超过供电电压VIN的允许电压波动范围,也即,此时,为处理器100供电的供电电压VIN超过了维持处理器100正常工作所需的电压。若采用该超过预设电压范围的供电电压VIN为处理器100供电,则可能会引起处理器100的程序被篡改,造成处理器100工作不稳定甚至无法工作,从而导致电池等电子设备失控。
例如,当该预设电压范围可以用于界定为处理器100供电的过程中,是否存在过压、欠压等情况。例如,当该供电电压VIN小于第一预设电压阈值时,表明为处理器100供电的过程中出现欠压;当该供电电压VIN大于第二预设电压阈值时,表明为处理器100供电的过程中出现过压。
其中,该第一预设电压阈值与该第二预设电压阈值为预设电压范围的临界点。例如,以检测过压、欠压为例,第一预设电压阈值为欠压临界点,第二预设电压阈值为过压临界点。
需要说明的是,该预设电压范围可以根据实际情况进行调整,以适应不同处理器的供电,以及不同的供电需求。例如,以检测过压、欠压为例,该预设电压范围可以为2.0V-3.6V之间。并且,当该预设电压范围为2.0V-3.6V时,第一预设电压阈值为2.0V,第二预设电压阈值为3.6V。则在预设范围之内包括:大于或等于2.0V,并且,小于或等于3.6V。超过预设电压范围即为小于2.0V,或者大于3.6V。
通过本实施例所述提供的监控电路200,可以实现在供电电压VIN波动时,也即当供电电压VIN超过预设电压范围时,通过第一比较电路30、第二比较电路40的比较处理,使得监控电路200的保护电路50输出低电平,以下拉处理器100的复位管脚RESET,触发所述处理器100进入复位状态,从而可以有效避免处理器的程序被篡改,以确保处理器100的正常稳定的工作。其中,该监控电路200针对不论是供电电压VIN较高还是较低的供电电压VIN的波动,供电环境比较恶劣的应用均有很好的防御效果。下面结合图2和图3,对本发明实施例提供的监控电路200中的供电电压输入端10、电压保持电路20、第一比较电路30、第二比较电路40以及保护电路50进行具体说明。
请参阅图3,为本发明实施例提供的监控电路200的电路图。其中,该供电电压输入端10与电压保持电路20、第一比较电路30、第二比较电路40以及处理器100连接。
其中,该供电电压输入端10作为与外部的连接端口,供电电压VIN通过该供电电压输入端10输入至电压保持电路20、第一比较电路30、第二比较电路40以及处理器100。其中,该外部可以为任何可以提供供电电压VIN的设备、装置或者模块。
例如,以电池为例,电池可以包括主供电单元,该主供电单元即为用于提供供电电压VIN的模块,该主供电单元与该供电电压输入端10连接,主供电单元通过供电电压输入端10将供电电压VIN输入至电压保持电路20、第一比较电路30、第二比较电路40以及处理器100等中。例如,输入至处理器100中以驱动处理器100运行控制程序,或者驱动电压保持电路20、第一比较电路30、第二比较电路40工作。
具体的,主供电单元将供电电压VIN施加于该供电电压输入端10,该供电电压输入端10与电压保持电路20的保持输入端201连接,以便将施加于该供电电压输入端10的供电电压输入至该电压保持电路20。
该供电电压输入端10还分别与该第一比较电路30的第一比较输入端301以及该第二比较电路40的第三比较输入端401连接,以便将该供电电压VIN分别输入至第一比较电路30的第一比较输入端301以及该第二比较电路40的第三比较输入端401。
并且,该供电电压输入端10还与处理器100的电源引脚VDD连接,以便为处理器100的工作提供驱动电压。
该电压保持电路20包括第一稳压电路203。其中,所述第一稳压电路203分别与所述第一比较电路30及所述第二比较电路40连接。所述第一稳压电路203用于对输入至该电压保持电路20的供电电压VIN进行第一稳压处理,以得到所述基准电压。
其中,该基准电压为第一比较电路30及第二比较电路40的电压的比较的参考标准。基准电压用在所述第一比较电路30及所述第二比较电路40中,以便所述第一比较电路30及所述第二比较电路40根据该基准电压来识别输入到所述第一比较电路30及所述第二比较电路40电压的高低,便于后续进行自动控制处理器100的复位。在一些实现方式中,所述第一稳压电路203包括第一电阻R1及可控稳压管U1。
所述第一电阻R1的第一端与所述供电电压输入端10连接,所述第一电阻R1的第二端作为所述电压保持电路20的保持输出端202与所述可控稳压管U1的参考极(R极)及所述可控稳压管U1的阴极(K极)连接,所述可控稳压管U1的阳极(A极)接地GND。
其中,所述第一电阻R1用于限流,以防止过高的电流损坏可控稳压管U1,从而确保可控稳压管U1的正常工作。所述可控稳压管U1用于对所述供电电压VIN进行第一稳压处理,以得到所述基准电压。例如,当供电电压VIN波动时,通过可控稳压管U1对该供电电压VIN进行第一稳压处理,从而为第一比较电路30及第二比较电路40输入稳定的基准电压,比如,输入2.5V的基准电压。
其中,该可控稳压管U1可以为任何合适的实现可控稳压功能的芯片。例如,该可控稳压管U1可以为TL431或其他可控稳压芯片等。该第一电阻R1的阻值可以根据实际需要选取,例如,该第一电阻R1的阻值为10KΩ。
由于第一比较电路30、第二比较电路40及第一稳压电路203也需要电压的驱动,因此,为了确保监控电路200中的第一比较电路30、第二比较电路40及第一稳压电路203可正常工作,也需要为第一比较电路30、第二比较电路40及第一稳压电路203的驱动提供稳定的电压。
基于此,在一些实施例中,所述电压保持电路20还包括第二稳压电路204。其中,所述第二稳压电路204包括稳压输入端与稳压输出端。
所述稳压输入端与所述供电电压输入端10连接,所述稳压输出端分别与所述第一比较电路30、所述第二比较电路40及第一稳压电路203连接。所述第二稳压电路204用于对所述供电电压VIN进行第二稳压处理,以得到工作电压VDD1,所述工作电压VDD1用于驱动所述第一比较电路30、所述第二比较电路40及第一稳压电路203工作。通过该第二稳压电路204以为第一比较电路30、第二比较电路40及第一稳压电路203提供稳定的工作电压VDD1。
需要说明的是,当所述电压保持电路20包括第二稳压电路204时,上述第一电阻R1的第一端与所述供电电压输入端10连接,是指第一电阻R1的第一端通过第二稳压电路204与所述供电电压输入端10连接。
在一些实现方式中,所述第二稳压电路204包括:第一二极管D1、第二电阻R2及第一电容C1。
其中,所述第一二极管D1的阳极作为所述稳压输入端与所述供电电压输入端10连接,所述第一二极管D1的阴极与所述第二电阻R2的第一端连接,所述第二电阻R2的第二端作为所述稳压输出端与所述第一电容C1的第一端连接,并且,所述第二电阻R2的第二端还与所述第一电阻R1的第一端连接,所述第一电容C1的第二端接地GND。
当所述供电电压VIN超过预设电压范围时,也即当供电电压VIN波动时,例如,当供电电压VIN突然被拉低使得其超过预设电压范围时,第一电容C1的储能作用与第一二极管D1的单通特性使得第二稳压电路204依然能保持输出的工作电压VDD1在短时间内不受波动的作用,从而保证所述第一比较电路30、所述第二比较电路40及第一稳压电路203的正常工作。
并且,当所述供电电压VIN突然被拉高时,由于第二电阻R2的限流作用,从而保证第二稳压电路204所输出的工作电压VDD1保持在一个合理的电压范围内,从而所述第一比较电路30、所述第二比较电路40及第一稳压电路203的正常工作。
由上可知,第二稳压电路204的作用即是保证在剧烈变化的电压环境中,保证监控电路200的核心电路,如第一比较电路30、所述第二比较电路40及第一稳压电路203的正常工作,从而确保监控电路200的可靠性。
在一些实施例中,为了防止第二稳压电路204输出的电压过高而损坏所述第一比较电路30、所述第二比较电路40及第一稳压电路203等,请参阅4,所述第二稳压电路204还包括第一稳压二极管ZD1。
其中,所述第一稳压二极管ZD1的阳极接地GND,所述第一稳压二极管ZD1的阴极与所述第二电阻R2的第二端连接。
需要说明的是,在一些其它实施例中,上述电路中所述第一电阻R1、可控稳压管U1、第一二极管D1、第二电阻R2、第一稳压二极管ZD1与第一电容C1中一个或多个也可以由其他电子元器件的替代。例如,用滑动变阻器代替上述第一电阻R1、第二电阻R2。
并且,由第二稳压电路204输出的工作电压VDD1可以通过调节各电子元器件参数,改变输出的工作电压VDD1的电压值。比如增加第二电阻R2的阻值而减小工作电压VDD1的电压值;选用其他类型的稳压二级管,使工作电压VDD1在供电电压VIN过高的环境中工作电压VDD1的输出更加收敛等。
请复参阅图3,该第一比较电路30包括:第三电阻R2、第一分压电路304及第一比较器U2。
其中,所述第三电阻R3的第一端作为所述第一比较输入端301与所述供电电压输入端10连接,所述第三电阻R3的第二端与所述第一比较器U2的反相输入端连接。并且,第一比较器U2的供电端口与第二稳压电路204的稳压输出端连接,以获取经第二稳压电路204对所述供电电压VIN进行第二稳压处理所得到的工作电压VDD1,以保证第一比较器U2的稳定工作。所述第一分压电路304包括第一分压输入端与第一分压输出端。所述第一分压输入端作为所述第二比较输入端302与所述保持输出端202连接,所述第一分压输出端与所述第一比较器U2的正相输入端连接,所述第一比较器U2的输出端作为所述第一比较输出端303与所述第一保护输入端501连接。
所述供电电压VIN超过预设电压范围包括:所述供电电压VIN小于第一预设电压阈值。其中,该第一预设电压阈值为预设电压范围的下限值,该第一预设电压阈值可用于界定在供电的过程中是否存在异常供电的情况。例如,当所述供电电压VIN小于第一预设电压阈值表明在供电的过程中存在欠压。
需要说明的是,该第一预设电压阈值可以根据实际情况进行调整,以适应不同处理器的供电,以及不同的供电需求。例如,以检测过压、欠压为例,若该预设电压范围为2.0V-3.6V之间时,第一预设电压阈值为2.0V,也即当供电电压VIN小于2.0V,表明欠压。
由于过压会影响处理器100的稳定工作,甚至会篡改处理器100的程序,导致电池不良,从而损坏采用该电池作为其电源的设备,例如,以飞行器的电池为例,当电池不良时,甚至可能会导致飞行器炸机事故。
而在本发明实施例中,为了避免电压过低而导致处理器100的程序被篡改,当所述供电电压VIN小于第一预设电压阈值时,施加于所述第一比较器U2的正相输入端的电压大于施加于所述第一比较器U2的反相输入端的电压,所述第一比较器U2的输出端输出高电平,并且,所述第二比较电路40输出高电平,以使所述保护电路50输出低电平,触发所述处理器100进入复位状态。
在一些实现方式中,所述第一分压电路304包括:第四电阻R4和第五电阻R5。
其中,所述第四电阻R4的第一端作为所述第一分压电路304的第一分压输入端与所述保持输出端202连接,所述第四电阻R4的第二端作为所述第一分压电路304的第一分压输出端与所述第五电阻R5的第一端连接,所述第五电阻R5的第二端接地GND。
需要说明的是,上述第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5的电阻值可以根据实际情况进行调整,只要可以满足当所述供电电压VIN小于第一预设电压阈值时,输入至所述第一比较器U2的正相输入端的电压大于输入至所述第一比较器U2的反相输入端的电压即可,也即,施加于第五电阻R5上的电压大于供电电压VIN经所述第三电阻R3降压后的电压。
例如,假设第一预设电压阈值为2.0V,经电压保持电路20稳压处理后得到基准电压为2.5V,例如,当第三电阻R3的电阻值为1KΩ,第四电阻R4的电阻值为10KΩ,第五电阻R5的电阻值为73.3KΩ时可以满足当所述供电电压VIN小于第一预设电压阈值时,输入至所述第一比较器U2的正相输入端大于输入至所述第一比较器U2的反相输入端的电压的条件。
还需要说明的是,第一比较器U2可以为任意合适的电压比较器或可实现电压比较功能的芯片。也即,第一比较器U2可以为任意合适的可实现当其正相输入端的电压大于反相输入端的电压时,输出高电平,当其正相输入端的电压小于反相输入端的电压时,输出低电平的电压比较器或电压芯片。例如,该第一比较器U2可以为LMV331或其他电压比较芯片等。
在一些实施例中,为了防止电压在临界值时的波动干扰,所述第一比较电路30还包括第一反馈电路305。所述第一反馈电路305的输入端与所述第一比较器U2的输出端连接,所述第一反馈电路305的输出端与第一比较器U2的正相输入端连接。所述第一反馈电路305用于实现回滞功能,具体的可见图4。
如图4所示,所述第一反馈电路305包括第二二极管D2及第六电阻R6,所述第二二极管D2的阳极作为所述第一反馈电路305的输入端与所述第一比较器U2的输出端连接,所述第二二极管D2的阴极与所述第六电阻R6的第一端连接,所述第六电阻R6的第二端作为所述第一反馈电路305的输出端与第一比较器U2的正相输入端连接。
当所述供电电压VIN小于第一预设电压阈值时,所述第一比较电路30与所述第二比较电路40输出高电平,以使所述保护电路50输出低电平,使得所述处理器100的复位引脚RESET拉低,触发所述处理器100进入复位状态。而后,当供电电压VIN由低变高复正常电压的时候,所述第二比较电路40维持输出高电平。此时,由于第二二极管D2及第六电阻R6构成的第一反馈电路305,所以第一比较器U2的输出端输出的高电平会分压到第一比较器U2的正向输入端上,使第一比较器U2的正向输入端的电压大于第一预设电压阈值(如大于2.0V,其中,根据历史经验值可得第一比较器U2的正向输入端的电压大致比第一预设电压阈值高10%,也即大致为2.2V)。因此,当供电电压VIN由小于第一预设电压阈值升高到大于第一预设电压阈值如2.2V时,第一比较器U2才会输出低电平,处理器100的复位引脚RESET才会恢复高电平,微处理器100才能正常工作。也即,该第二二极管D2及第六电阻R6所组成的第一反馈电路305起到一个回滞的效果,可以有效的防止供电电压VIN在临界值(第一预设电压阈值)时的波动干扰。
在一些实施例中,为了在第一比较器U2的反向输入端输入平滑稳定的电压,所述第一比较电路30还包括第二电容C2。其中,所述第二电容C2的第一端与所述第一比较器U2的反相输入端连接,所述第二电容C2的第二端接地GND。所述第二电容C2用于实现滤波功能,以使第一比较器U2的反向输入端获得平滑稳定的电压。
请复参阅图3,所述第二比较电路40包括:第二分压电路404、第三分压电路405及第二比较器U3。
其中,所述第二分压电路404包括第二分压输入端与第二分压输出端。所述第二分压输入端作为所述第三比较输入端401与所述供电电压输入端10连接,所述第二分压输出端与所述第二比较器U3的反相输入端连接。并且,第二比较器U3的供电端口与第二稳压电路204的稳压输出端连接,以获取经第二稳压电路204对所述供电电压VIN进行第二稳压处理所得到的工作电压VDD1,以保证第二比较器U3的稳定工作。所述第三分压电路405包括第三分压输入端与第三分压输出端。所述第三分压输入端作为所述第四比较输入端402与所述保持输出端202连接,所述第三分压输出端与所述第二比较器U3的正相输入端连接,所述第二比较器U3的输出端作为所述第二比较输出端403与所述第二保护输入端502连接。
其中,所述供电电压VIN超过预设电压范围还包括:所述供电电压VIN大于第二预设电压阈值。其中,该第二预设电压阈值为预设电压范围的上限值,该第二预设电压阈值可用于界定在供电的过程中是否存在异常供电的情况。例如,当所述供电电压VIN大于第二预设电压阈值表明在供电的过程中存在过压。
需要说明的是,该第二预设电压阈值可以根据实际情况进行调整,以适应不同处理器的供电,以及不同的供电需求。例如,以检测过压、欠压为例,若该预设电压范围为2.0V-3.6V之间时,第二预设电压阈值为3.6V,也即当供电电压VIN大于3.6V,表明过压。
由于过压会影响处理器100的稳定工作,甚至会篡改处理器100的程序,导致电池不良,从而损坏采用该电池作为其电源的设备,例如,以飞行器的电池为例,当电池不良时,甚至可能会导致飞行器炸机事故。
而在本发明实施例中,为了避免电压过低而导致处理器100的程序被篡改,当所述供电电压VIN大于第二预设电压阈值时,施加于所述第二比较器U3的正相输入端的电压小于施加于所述第二比较器U3的反相输入端的电压,所述第二比较器U3的输出端输出低电平,并且,所述第一比较器U2输出低电平,以使所述保护电路50输出低电平,触发所述处理器100进入复位状态。
在一些实现方式中,所述第二分压电路404包括:第七电阻R7和第八电阻R8。所述第七电阻R7的第一端作为所述第二分压电路404的第二分压输入端与所述供电电压输入端10连接,所述第七电阻R7的第二端作为所述第二分压电路404的第二分压输出端与所述第八电阻R8的第一端连接,所述第八电阻R8的第二端接地GND。
在一些实现方式中,所述第三分压电路405包括:第九电阻R9和第十电阻R10。所述第九电阻R9的第一端作为所述第三分压电路405的第三分压输入端与所述保持输出端202连接,所述第九电阻R9的第二端作为所述第三分压电路405的第三分压输出端与所述第十电阻R10的第一端连接,所述第十电阻R10的第二端接地GND。
需要说明的是,上述第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10的电阻值可以根据实际情况进行调整,只要可以满足当所述供电电压VIN大于第二预设电压阈值时,输入至所述第二比较器U3的正相输入端的电压小于输入至所述第二比较器U3的反相输入端的电压即可,也即,施加于第十电阻R10上的电压小于施加于第八电阻R8上的电压。
例如,假设第二预设电压阈值为3.6V,经电压保持电路20稳压处理后得到基准电压为2.5V,例如,当第七电阻R7的电阻值为8KΩ,第八电阻R8的电阻值为10KΩ,第九电阻R9的电阻值为10KΩ,第十电阻R910的电阻值为73.3KΩ时可以满足当所述供电电压VIN大于第二预设电压阈值时,输入至所述第二比较器U3的正相输入端小于输入至所述第二比较器U3的反相输入端的电压的条件。
还需要说明的是,第二比较器U3可以为任意合适的电压比较器或可实现电压比较功能的芯片。也即,第二比较器U3可以为任意合适的可实现当其正相输入端的电压大于反相输入端的电压时,输出高电平,当其正相输入端的电压小于反相输入端的电压时,输出低电平的电压比较器或电压芯片。例如,该第二比较器U3可以为LMV331或其他电压比较芯片等。
此外,在一些实施例中,该第一比较器U2与该第二比较器U3还可以为二合一的比较器。
在一些实施例中,为了防止电压在临界值时的波动干扰,所述第二比较电路40还包括第二反馈电路406。其中,所述第二反馈电路406的输入端与所述第二比较器U3的输出端连接,所述第二反馈电路406的输出端与第二比较器U3的正相输入端连接。所述第二反馈电路406用于实现回滞功能,具体的可见图4。
如图4所示,所述第二反馈电路406包括第三二极管D3及第十一电阻R11。其中,所述第三二极管D3的阴极作为所述第二反馈电路406的输入端与所述第二比较器U3的输出端连接,所述第三二极管D3的阳极与所述第十一电阻R11的第一端连接,所述第十一电阻R11的第二端作为所述第二反馈电路406的输出端与第二比较器U3的正相输入端连接。
当所述供电电压VIN大于第二预设电压阈值时,所述第一比较电路30与所述第二比较电路40输出低电平,以使所述保护电路50输出低电平,使得所述处理器100的复位引脚RESET拉低,触发所述处理器100进入复位状态。而后,当供电电压VIN由高变低复正常电压的时候,所述第一比较电路30维持输出低电平。此时,由于第三二极管D3及第十一电阻R11构成的第二反馈电路406,所以第二比较器U3输出的低电平会拉低输入至第二比较器U3正向输入端的电压,使第二比较器U3的反向输入端的电压小于第二预设电压阈值(如小于3.6V,其中,根据历史经验值可得第二比较器U3的反向输入端大致比第二预设电压阈值低10%,也即大致为3.24V)。因此,当供电电压VIN由大于第二预设电压阈值降低到小于第二预设电压阈值如3.24V时,第二比较器U3才会输出高电平,处理器100的复位引脚RESET才会恢复高电平,微处理器100才能正常工作。也即,该第三二极管D3及第十一电阻R11所组成的第二反馈电路406起到一个回滞的效果,可以有效的防止供电电压VIN在临界值(第二预设电压阈值)时的波动干扰。
在一些实施例中,为了在第二比较器U3的反向输入端输入平滑稳定的电压,所述第二比较电路40还包括第三电容C3。其中,所述第三电容C3的第一端与所述第二比较器U3的反相输入端连接,所述第三电容C3的第二端接地GND。所述第三电容C3用于实现滤波功能,以使第二比较器U3的反向输入端获得平滑稳定的电压。
请复参阅图3,所述保护电路50包括:第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14及MOS管Q1。其中,MOS管Q1可以为N型MOS管。
所述第十二电阻R12的第一端作为所述第一保护输入端501与所述第一比较输出端303连接,所述第十二电阻R12的第二端与所述第十三电阻R13的第一端连接,并且,所述第十二电阻R12与所述MOS管Q1的栅极(G极)连接,所述第十三电阻R13的第二端与所述MOS管Q1的源极(S极)连接,并且,所述MOS管Q1的源极接地GND,所述MOS管Q1的漏极(D极)作为所述保护输出端503与所述处理器100的复位引脚RESET相连,并且,所述MOS管Q1的漏极还与所述第十四电阻R14的第一端连接,所述第十四电阻R14的第二端作为所述第二保护输入端502与所述第二比较输出端403连接。
所述预设电压范围包括大于或等于第一预设电压阈值,并且小于或等于第二预设电压阈值。
其中,当所述供电电压VIN小于所述第一预设电压阈值时,所述第一比较电路30输出高电平,以使所述MOS管Q1导通,并且,由所述第二比较电路40输出的高电平经所述第十四电阻R14拉低,以使所述处理器100的复位引脚RESET拉低,触发所述处理器100进入复位状态;
当所述供电电压VIN大于所述第二预设电压阈值时,所述第一比较电路30输出低电平,以使所述MOS管Q1断开,并且,所述第二比较电路40输出低电平,以使所述处理器100的复位引脚RESET拉低,触发所述处理器100进入复位状态。
需要说明的是,在一些其它实施例中,上述MOS管Q1也可以用其它可实现上述MOS管Q1的功能的器件进行替代,并不局限于图中所列举器件。比如,所述开关MOS管Q1可以为P沟道MOS管,也可以为N沟道MOS管。或者,用三极管替代上述MOS管Q1。
其中,该三极管可以为NPN型晶体三极管。该三极管的基极(B极)在电路中的连接结构与MOS管Q1的栅极在电路中的连接结构相同;该三极管的发射极(E极)在电路的连接结构与MOS管Q1的源极在电路中的连接结构相同,该三极管的集电极(C极)在图4中的电路的连接结构与MOS管Q1在电路中的连接结构相同,因此,在此不再赘述,具体可参考上述描述。
在一些实施例中,为了在处理器100的复位引脚RESET处输入平滑稳定的电压,所述保护电路50还包括第四电容C4。其中,所述第四电容C4的第一端与所述处理器100的复位引脚RESET连接,所述第四电容C4的第二端接地GND。所述第四电容C4用于实现滤波功能,以使处理器100的复位引脚RESET获得平滑稳定的电压。
以下是本发明实施例提供的监控电路200的工作原理:
请参阅图3或图4,当供电电压VIN在预设电压范围内(如2.0V-3.6V之间)时,第一比较器U2的正向输入端的电压小于其反向输入端的电压,故第一比较器U2输出低电平,MOS管Q1处于断开状态;
同时,第二比较器U3的正向输入端的电压大于其反向输入端的电压,故第二比较器U3输出高电平。所以处理器100的复位引脚RESET输入高电平,使得处理器100处于正常工作状态。
当所述供电电压VIN小于所述第一预设电压阈值时,如欠压时,供电电压VIN突然被拉低且小于第一预设电压阈值(如2.0V)时,由于第一电容C1电容值很大且有第一二极管D1,所以经第二稳压电路204对所述供电电压VIN进行第二稳压处理所得到工作电压VDD1短时间内基本没什么变化,第一比较器U2和第二比较器U3的正常工作的电压可以保证。并且,由于可控稳压管U1的作用,也可以确保基准电压(如2.5V)维持很久(基准电压所维持的时间可以通过调整RC电路实现,如调整第一电容C1、第一电阻R1、第四电阻R4、第五电阻R5等组成的RC延时电路),所以第一比较器U2的正向输入端、第二比较器U3的正向输入端的电压也会保持稳定。
此时,第一比较器U2的反向输入端、第二比较器U3的反向输入端的电压会立即随供电电压VIN变低而变低,由于正常情况下第二比较器U3的正向输入端的电压本身就其反向输入端的电压高,所以第二比较器U3还是维持输出高电平,而由于第一比较器U2的正向输入端的电压高于其反向输入端的电压,第一比较器U2立即输出高电平,使MOS管Q1导通,从而使处理器100的复位引脚RESET拉低,触发所述处理器100进入复位状态。同时,由于第十四电阻R14的存在,第二比较器U3的高电平输出也不会被拉低,通过及时拉低处理器100的复位引脚RESET而保护处理器100不被波动的电压篡改程序。
而后,当供电电压VIN由低变高复正常电压的时候,由于该第二二极管D2及第六电阻R6所组成的第一反馈电路305可实现回滞的功能,可以有效的防止供电电压VIN在临界值(第一预设电压阈值)时的波动干扰。
当所述供电电压VIN大于所述第二预设电压阈值时,如过压时,供电电压VIN突然被拉高且大于第二预设电压阈值(如3.6V)时,类似的,由于可控稳压管U1的作用,也可以确保基准电压(如2.5V)维持很久(基准电压所维持的时间可以通过调整RC电路实现,如调整第一电容C1、第一电阻R1、第四电阻R4、第五电阻R5等组成的RC延时电路),所以第一比较器U2的正向输入端、第二比较器U3的正向输入端的电压也会保持稳定。
此时,第一比较器U2的反向输入端、第二比较器U3的反向输入端的电压会立即随供电电压VIN变高而变高,由于正常情况下第一比较器U2的正向输入端的电压本身就其反向输入端的电压低,所以第一比较器U2还是维持输出低电平,MOS管Q1处于断开状态。
但是由于第二比较器U3的正向输入端的电压低于其反向输入端的电压,第二比较器U3立即输出低电平,从而使处理器100的复位引脚RESET拉低,触发所述处理器100进入复位状态。通过及时拉低处理器100的复位引脚RESET而保护处理器100不被波动的电压篡改程序。
而后,当供电电压VIN由高变低复正常电压的时候,由于该第三二极管D3及第十一电阻R11所组成的第二反馈电路406可实现回滞的功能,可以有效的防止供电电压VIN在临界值(第二预设电压阈值)时的波动干扰。
在本发明实施例中,在供电电压VIN波动的时候第一比较电路30和第二比较电路40分别负责供电电压VIN过低或过高的情况,如第一比较电路30和第二比较电路40分别负责欠压和过压的保护,以防止处理器100的程序被篡改。
并且,由于第一比较电路30和第二比较电路40反应时间很快,所以过压或欠压等供电电压VIN波动之后拉低处理器100的复位引脚RESET的速度也很快,从而可很好的满足处理器的需要。
另外,又由于可实现回滞的功能的第一反馈电路305和第二反馈电路406的存在,供电电压VIN波动之后该监控电路200又需要一个滞后电压,来恢复正常工作,这样可以有效的避免在过压或欠压等异常情况下的临界值波动干扰。此外,监控电路200所适用的电压波动的范围可以通过调整输入至第一比较器、第二比较器各个之间的电压的关系即可实现,灵活方便,易于设计,应用范围宽广。
请参阅图5,为本发明实施例提供的一种电池的示意图。其中,所述电池500可以是锰锌电池、铅蓄电池、锂电池或者其他类型供电模块等。所述电池500包括处理器400及上述监控电路200。所述监控电路200与所述处理器400连接,所述监控电路200用于监控所述处理器400的供电电压VIN。其中,该处理器400可以为图1中的处理器100。
在一些实现方式中,所述处理器400包括:复位引脚RESET和电源引脚VDD,所述供电电压VIN施加于所述电源引脚VDD,所述复位引脚RESET与所述保护电路50的保护输出端503连接。
在一些实施例中,所述电池500还包括第十五电阻R15,复位引脚RESET和电源引脚VDD通过第十五电阻R15连接。
当所述供电电压VIN超过预设电压范围时,所述保护输出端503输出低电平,以使所述处理器400的复位引脚RESET拉低,触发所述处理器400进入复位状态,从而实现在供电电压VIN波动时,避免处理器400的程序被篡改。
请参阅图6,为本发明实施例提供的一种飞行器的示意图。其中,该飞行器600包括:用电模块610及上述电池500。所述电池500与所述用电模块610连接,所述电池500用于为所述用电模块610供电。该电池500可以实现在供电电压VIN波动时,避免电池500的处理器400的程序被篡改,从而保证电池500的正常工作,进而确保飞行器600的飞行安全,避免发生炸机事故。
其中,该飞行器600无人机、无人船或其它可移动装置等等。以无人机为例,该无人机可以是旋翼飞行器(rotorcraft),例如,由多个推动装置通过空气推动的多旋翼飞行器,本发明的实施例并不限于此,无人机也可以是其它类型的无人机,如固定翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等等。
该用电模块610可以为飞行器600中需要供电以驱动其运行的各个系统或装置。例如,该用电模块610可以包括:动力系统、飞行控制系统、云台、图像采集装置等。
其中,电池500分别与动力系统、飞行控制系统、云台、图像采集装置连接,以为动力系统、飞行控制系统、云台、图像采集装置提供电力。例如,通过电池500为飞行控制系统提供电力,从而保证飞行控制系统的正常工作,以控制飞行器600的飞行,从而完成指定的飞行控制任务。
此外,飞行控制系统设置于飞行器600的机身内,云台安装于飞行器600的机身,飞行控制系统可以与动力系统、云台、图像采集装置进行耦合,以实现通信。
动力系统可以包括电子调速器(简称为电调)、一个或多个螺旋桨以及与一个或多个螺旋桨相对应的一个或多个电机,其中,电机连接在电子调速器与螺旋桨之间,电机和螺旋桨设置在对应的飞行器600的机臂上。
电子调速器用于接收飞行控制系统产生的驱动信号,并根据驱动信号提供驱动电流给电机,以控制电机的转速。电机用于驱动螺旋桨旋转,从而为飞行器600的飞行提供动力,该动力使得飞行器600能够实现一个或多个自由度的运动。在某些实施例中,飞行器600可以围绕一个或多个旋转轴旋转。例如,上述旋转轴可以包括横滚轴、平移轴和俯仰轴。可以理解的是,电机可以是直流电机,也可以交流电机。另外,电机可以是无刷电机,也可以有刷电机。
飞行控制系统可以包括飞行控制器和传感系统。飞行控制器和传感系统连接。
传感系统用于测量飞行器600的姿态信息,即飞行器600在空间的位置信息和状态信息,例如,三维位置、三维角度、三维速度、三维加速度和三维角速度等。传感系统例如可以包括陀螺仪、电子罗盘、惯性测量单元(Inertial MeasurementUnit,IMU)、视觉传感器、全球导航卫星系统和气压计等传感器中的至少一种。例如,全球导航卫星系统可以是全球定位系统(Global Positioning System,GPS)。飞行控制器用于控制飞行器600的飞行,例如,可以根据传感系统测量的姿态信息控制飞行器600的飞行。
可以理解的是,飞行控制器可以按照预先编好的程序指令对飞行器600进行控制,也可以通过响应来自其它设备的一个或多个控制指令对飞行器600进行控制。
云台可以包括电调和电机。其中,云台的电调和电机连接。云台用于搭载图像采集装置。飞行控制器可以通过电调和电机控制云台的运动。
可选地,在一些其它实施例中,云台还可以包括控制器,用于通过控制电调和电机来控制云台的运动。可以理解的是,云台可以独立于飞行器600,也可以为飞行器600的一部分。可以理解的是,云台的电机可以是直流电机,也可以交流电机。另外,云台的电机可以是无刷电机,也可以有刷电机。还可以理解的是,云台可以位于机身的顶部,也可以位于机身的底部。
图像采集装置可以是照相机或摄像机等用于采集图像的装置,图像采集装置可以与飞行控制系统通信,并在飞行控制系统的控制下进行拍摄。
可以理解的是,上述对于飞行器600的各组成部分的命名仅是出于标识的目的,并不应理解为对本发明的实施例的限制。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明,它们没有在细节中提供;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (18)

1.一种监控电路,所述监控电路用于监控处理器的供电电压,所述监控电路包括供电电压输入端,所述供电电压施加于所述供电电压输入端,其特征在于,所述监控电路还包括:
电压保持电路,包括保持输入端及保持输出端,所述保持输入端与所述供电电压输入端连接,所述电压保持电路用于对所述供电电压进行稳压处理,以得到基准电压;
第一比较电路,包括第一比较输入端、第二比较输入端及第一比较输出端,所述第一比较输入端与所述供电电压输入端连接,所述第二比较输入端与所述保持输出端连接,以接收所述基准电压;
第二比较电路,包括第三比较输入端、第四比较输入端及第二比较输出端,所述第三比较输入端与所述供电电压输入端连接,所述第四比较输入端与所述保持输出端连接,以接收所述基准电压;
保护电路,包括第一保护输入端、第二保护输入端及保护输出端,所述第一保护输入端与所述第一比较输出端连接,所述第二保护输入端与所述第二比较输出端连接,所述保护输出端与所述处理器的复位引脚相连,其中,所述保护电路包括:第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻及MOS管,所述第十二电阻的第一端作为所述第一保护输入端与所述第一比较输出端连接,所述第十二电阻的第二端与所述第十三电阻的第一端连接,并且,所述第十二电阻的第二端与所述MOS管的栅极连接,所述第十三电阻的第二端与所述MOS管的源极连接,并且,所述MOS管的源极接地,所述MOS管的漏极作为所述保护输出端与所述处理器的复位引脚相连,并且,所述MOS管的漏极还与所述第十四电阻的第一端连接,所述第十四电阻的第二端作为所述第二保护输入端与所述第二比较输出端连接;
当所述供电电压超过预设电压范围时,所述第一比较电路与所述第二比较电路输出高电平或所述第一比较电路与所述第二比较电路输出低电平,以使所述保护电路输出低电平,使得所述处理器的复位引脚拉低,触发所述处理器进入复位状态,其中,所述预设电压范围包括大于或等于第一预设电压阈值,并且小于或等于第二预设电压阈值,
当所述供电电压小于所述第一预设电压阈值时,所述第一比较电路输出高电平,以使所述MOS管导通,并且,由所述第二比较电路输出的高电平经所述第十四电阻拉低,以使所述处理器的复位引脚拉低,触发所述处理器进入复位状态,
当所述供电电压大于所述第二预设电压阈值时,所述第一比较电路输出低电平,以使所述MOS管断开,并且,所述第二比较电路输出低电平,以使所述处理器的复位引脚拉低,触发所述处理器进入复位状态。
2.根据权利要求1所述的监控电路,其特征在于,所述电压保持电路包括第一稳压电路;
所述第一稳压电路分别与所述第一比较电路及所述第二比较电路连接,所述第一稳压电路用于对所述供电电压进行第一稳压处理,以得到所述基准电压;
其中,所述第一稳压电路包括第一电阻及可控稳压管,所述第一电阻的第一端与所述供电电压输入端连接,所述第一电阻的第二端作为所述电压保持电路的保持输出端与所述可控稳压管的参考极及所述可控稳压管的阴极连接,所述可控稳压管的阳极接地。
3.根据权利要求2所述的监控电路,其特征在于,所述电压保持电路还包括第二稳压电路,所述第二稳压电路包括稳压输入端与稳压输出端;
所述稳压输入端与所述供电电压输入端连接,所述稳压输出端分别与所述第一比较电路、所述第二比较电路及第一稳压电路连接,所述第二稳压电路用于对所述供电电压进行第二稳压处理,以得到工作电压,所述工作电压用于驱动所述第一比较电路、所述第二比较电路及第一稳压电路工作。
4.根据权利要求3所述的监控电路,其特征在于,所述第二稳压电路还包括:第一二极管、第二电阻及第一电容;
所述第一二极管的阳极作为所述稳压输入端与所述供电电压输入端连接,所述第一二极管的阴极与所述第二电阻的第一端连接,所述第二电阻的第二端作为所述稳压输出端与所述第一电容的第一端连接,并且,所述第二电阻的第二端还与所述第一电阻的第一端连接,所述第一电容的第二端接地。
5.根据权利要求4所述的监控电路,其特征在于,所述第二稳压电路还包括第一稳压二极管,所述第一稳压二极管的阳极接地,所述第一稳压二极管的阴极与所述第二电阻的第二端连接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的监控电路,其特征在于,所述第一比较电路包括:第三电阻、第一分压电路及第一比较器;
所述第三电阻的第一端作为所述第一比较输入端与所述供电电压输入端连接,所述第三电阻的第二端与所述第一比较器的反相输入端连接;
所述第一分压电路包括第一分压输入端与第一分压输出端,所述第一分压输入端作为所述第二比较输入端与所述保持输出端连接,所述第一分压输出端与所述第一比较器的正相输入端连接,所述第一比较器的输出端作为所述第一比较输出端与所述第一保护输入端连接;
所述供电电压超过预设电压范围包括:所述供电电压小于第一预设电压阈值;
当所述供电电压小于第一预设电压阈值时,施加于所述第一比较器的正相输入端的电压大于施加于所述第一比较器的反相输入端的电压,所述第一比较器的输出端输出高电平,并且,所述第二比较电路输出高电平,以使所述保护电路输出低电平,触发所述处理器进入复位状态。
7.根据权利要求6所述的监控电路,其特征在于,所述第一分压电路包括:第四电阻和第五电阻,所述第四电阻的第一端作为所述第一分压电路的第一分压输入端与所述保持输出端连接,所述第四电阻的第二端作为所述第一分压电路的第一分压输出端与所述第五电阻的第一端连接,所述第五电阻的第二端接地。
8.根据权利要求6所述的监控电路,其特征在于,所述第一比较电路还包括第一反馈电路,所述第一反馈电路的输入端与所述第一比较器的输出端连接,所述第一反馈电路的输出端与第一比较器的正相输入端连接。
9.根据权利要求8所述的监控电路,其特征在于,所述第一反馈电路包括第二二极管及第六电阻,所述第二二极管的阳极作为所述第一反馈电路的输入端与所述第一比较器的输出端连接,所述第二二极管的阴极与所述第六电阻的第一端连接,所述第六电阻的第二端作为所述第一反馈电路的输出端与第一比较器的正相输入端连接。
10.根据权利要求6所述的监控电路,其特征在于,所述第一比较电路还包括第二电容,所述第二电容的第一端与所述第一比较器的反相输入端连接,所述第二电容的第二端接地。
11.根据权利要求1-5任一项所述的监控电路,其特征在于,所述第二比较电路包括:第二分压电路、第三分压电路及第二比较器;
所述第二分压电路包括第二分压输入端与第二分压输出端,所述第二分压输入端作为所述第三比较输入端与所述供电电压输入端连接,所述第二分压输出端与所述第二比较器的反相输入端连接;
所述第三分压电路包括第三分压输入端与第三分压输出端,所述第三分压输入端作为所述第四比较输入端与所述保持输出端连接,所述第三分压输出端与所述第二比较器的正相输入端连接,所述第二比较器的输出端作为所述第二比较输出端与所述第二保护输入端连接;
所述供电电压超过预设电压范围包括:所述供电电压大于第二预设电压阈值;
当所述供电电压大于第二预设电压阈值时,施加于所述第二比较器的正相输入端的电压小于施加于所述第二比较器的反相输入端的电压,所述第二比较器的输出端输出低电平,并且,所述第一比较电路输出低电平,以使所述保护电路输出低电平,触发所述处理器进入复位状态。
12.根据权利要求11所述的监控电路,其特征在于,所述第二分压电路包括:第七电阻和第八电阻;所述第七电阻的第一端作为所述第二分压电路的第二分压输入端与所述供电电压输入端连接,所述第七电阻的第二端作为所述第二分压电路的第二分压输出端与所述第八电阻的第一端连接,所述第八电阻的第二端接地;
所述第三分压电路包括:第九电阻和第十电阻;所述第九电阻的第一端作为所述第三分压电路的第三分压输入端与所述保持输出端连接,所述第九电阻的第二端作为所述第三分压电路的第三分压输出端与所述第十电阻的第一端连接,所述第十电阻的第二端接地。
13.根据权利要求11所述的监控电路,其特征在于,所述第二比较电路还包括第二反馈电路,所述第二反馈电路的输入端与所述第二比较器的输出端连接,所述第二反馈电路的输出端与第二比较器的正相输入端连接。
14.根据权利要求13所述的监控电路,其特征在于,所述第二反馈电路包括第三二极管及第十一电阻,所述第三二极管的阴极作为所述第二反馈电路的输入端与所述第二比较器的输出端连接,所述第三二极管的阳极与所述第十一电阻的第一端连接,所述第十一电阻的第二端作为所述第二反馈电路的输出端与第二比较器的正相输入端连接。
15.根据权利要求11所述的监控电路,其特征在于,所述第二比较电路还包括第三电容,所述第三电容的第一端与所述第二比较器的反相输入端连接,所述第三电容的第二端接地。
16.一种电池,其特征在于,包括处理器及如权利要求1-15任一项所述的监控电路,所述监控电路与所述处理器连接,所述监控电路用于监控所述处理器的供电电压。
17.根据权利要求16所述的电池,其特征在于,所述处理器包括复位引脚和电源引脚,所述供电电压施加于所述电源引脚,所述复位引脚与所述保护电路的保护输出端连接;
当所述供电电压超过预设电压范围时,所述保护输出端输出低电平,以使所述处理器的复位引脚拉低,触发所述处理器进入复位状态。
18.一种飞行器,其特征在于,包括用电模块及如权利要求16-17任一项所述的电池,所述电池与所述用电模块连接,所述电池用于为所述用电模块供电。
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