CN115657538A - 一种mcu不间断供电电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MCU不间断供电电路，涉及MCU电源技术领域，包括放电控制模块，用于输入电压采样并对储能模块进行放电控制；充电控制模块，用于电量采样并对储能模块进行充电控制；工作状态控制模块，用于设定输入阈值；第一稳压控制模块，用于升压控制；第二稳压控制模块，用于降压控制；输出保护模块，用于浪涌保护并为MCU芯片提供电能。本发明MCU不间断供电电路对储能模块进行充放电控制，配合主电源持续为MCU提供电能，配合第一稳压控制模块在输入电压小于输入阈值时进行升压控制，第二稳压控制模块在输入电压大于输入阈值时进行降压控制，实现对MCU的无缝供电需求，同时对输入MCU的电能进行防浪涌保护。

Description

一种MCU不间断供电电路

技术领域

本发明涉及MCU电源技术领域，具体是一种MCU不间断供电电路。

背景技术

随着科学技术的发展，智能电子设备不断朝着智能化的方向发展，MCU作为智能电子设备中最重要的控制芯片，能够使智能电子设备更加的智能，在MCU芯片的使用中，MCU芯片的稳压供电和不间断供电对MCU芯片的性能起到关键的作用，现有的MCU芯片的供电电路在使用的过程中，偶尔会由于停电或者供电设备故障的原因给MCU芯片带来不良的影响，导致MCU芯片程序跑飞，甚至损坏芯片，造成不必要的损失，并且现有的MCU不间断供电电路大多直接采用电源切换电路的方式进行电源切换，无法保证在电源稳压供应的情况下，实现无缝电源切换，容易因为功率管开关闭断的原因导致短暂的断电，因此有待改进。

发明内容

本发明实施例提供一种MCU不间断供电电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

依据本发明实施例中，提供一种MCU不间断供电电路，该MCU不间断供电电路包括：电源模块，放电控制模块，储能模块，充电控制模块，第一稳压控制模块，第二稳压控制模块，工作状态控制模块，输出保护模块；

所述电源模块，用于提供所需的直流电能；

所述放电控制模块，与所述电源模块连接，用于对所述电源模块输出的直流电能进行电压采样并通过放电比较电路输出控制信号，用于通过控制信号控制第一功率管开关电路的闭断并输出电能；

所述充电控制模块，与所述放电控制模块，用于对所述储能模块进行电量采样并通过充电比较电路控制第二功率管开关电路的闭断，用于通过所述控制信号控制第二功率管开关电路的闭断，用于输出充电电能；

所述储能模块，与所述放电控制模块和充电控制模块连接，用于存储所述充电控制模块输出的充电电能，用于将电能传输给所述放电控制模块；

所述工作状态控制模块，用于通过三极管电路设定输入阈值；

所述第一稳压控制模块，与所述放电控制模块和电源模块连接，用于接收所述电源模块和放电控制模块输出的电能，用于在输入电压小于所述输入阈值时控制第一稳压电路对输入的电能进行升压控制；

所述第二稳压控制模块，与所述电源模块和第一稳压控制模块连接，用于接收所述电源模块和第一稳压控制模块传输的电能，用于在输入电压大于所述输入阈值时控制第二稳压电路对输入的电能进行降压控制；

所述输出保护模块，与所述第一稳压控制模块和第二稳压控制模块，用于接收所述第一稳压控制模块和第二稳压控制模块输出的电能并进行浪涌保护，用于为MCU芯片提供电能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明MCU不间断供电电路由放电控制模块和充电控制模块对储能模块进行充放电控制，以便在电源模块断电时，持续为MCU提供电能，实现对MCU的无缝供电需求，同时由第一稳压控制模块在输入电压小于输入阈值时控制第一稳压电路对输入的电能进行升压和稳压控制，由第二稳压控制模块在输入电压大于输入阈值时控制第二稳压电路对输入的电能进行降压稳压控制，确保输入MCU的电能持续保持稳定状态，同时对输入MCU的电能进行防浪涌保护，提高MCU的供电质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实例提供的一种MCU不间断供电电路的原理方框示意图。

图2为本发明实例提供的一种MCU不间断供电电路的电路图。

图3为本发明实例提供的第二稳压控制模块的连接电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

实施例1，请参阅图1，一种MCU不间断供电电路包括：电源模块1，放电控制模块2，储能模块3，充电控制模块4，第一稳压控制模块5，第二稳压控制模块6，工作状态控制模块7，输出保护模块8；

具体地，所述电源模块1，用于提供所需的直流电能；

放电控制模块2，与所述电源模块1连接，用于对所述电源模块1输出的直流电能进行电压采样并通过放电比较电路输出控制信号，用于通过控制信号控制第一功率管Q1开关电路的闭断并输出电能；

充电控制模块4，与所述放电控制模块2，用于对所述储能模块3进行电量采样并通过充电比较电路控制第二功率管Q2开关电路的闭断，用于通过所述控制信号控制第二功率管Q2开关电路的闭断，用于输出充电电能；

储能模块3，与所述放电控制模块2和充电控制模块4连接，用于存储所述充电控制模块4输出的充电电能，用于将电能传输给所述放电控制模块2；

工作状态控制模块7，用于通过三极管电路设定输入阈值；

第一稳压控制模块5，与所述放电控制模块2和电源模块1连接，用于接收所述电源模块1和放电控制模块2输出的电能，用于在输入电压小于所述输入阈值时控制第一稳压电路对输入的电能进行升压控制；

第二稳压控制模块6，与所述电源模块1和第一稳压控制模块5连接，用于接收所述电源模块1和第一稳压控制模块5传输的电能，用于在输入电压大于所述输入阈值时控制第二稳压电路对输入的电能进行降压控制；

输出保护模块8，与所述第一稳压控制模块5和第二稳压控制模块6，用于接收所述第一稳压控制模块5和第二稳压控制模块6输出的电能并进行浪涌保护，用于为MCU芯片提供电能。

在具体实施例中，上述电源模块1可采用直流电源为电路提供直流电能，在此不做赘述；上述放电控制模块2可采用电阻分压电路进行电压采样，并采用放电比较电路判断是否需要放电控制，以便控制第一功率开关电路的进行放电控制；上述储能模块3可采用，但并不限于锂电池、蓄电池等储能电池进行充放电工作；上述充电控制模块4可采用电阻分压电路对储能模块3的电量进行采样，并采用充电比较电路判断是否需要充电控制，配合二极管电路接收放电控制模块2输出的信号，以便控制第二功率开关电路的进行放电控制；上述第一稳压控制模块5可采用开关稳压电路进行升压和稳压控制；上述第二稳压控制模块6可采用线性稳压电路进行降压和稳压控制；上述工作状态控制模块7可采用三极管电路控制第一稳压控制模块5和第二稳压控制模块6的工作状态；上述输出保护模块8可采用稳压管电路进行防浪涌保护并将电能传输给MCU芯片电路。

实施例2，在实施例1的基础上，请参阅图2和图3，所述放电控制模块2包括第一二极管D1、第四电阻R4、第一电感L1、第一功率管Q1；

具体地，所述第一二极管D1的阳极连接所述电源模块1，第一二极管D1的阴极通过第四电阻R4连接第一功率管Q1的源极和第一电感L1的第一端，第一电感L1的第二端连接所述第一稳压控制模块5，第一功率管Q1的漏极连接所述充电控制模块4。

在具体实施例中，上述第一二极管D1和第四电阻R4进行限流控制，提供浮充电流；上述第一功率管Q1可选用N沟道增强型MOS管，实现放电控制。

进一步地，所述放电控制模块2还包括第一电阻R1、第二电阻R2、放电阈值、第一电源VCC1、第三电阻R3；

具体地，所述第一电阻R1的一端连接所述第一二极管D1的阴极，第一电阻R1的另一端连接第一比较器的反相端并通过第二电阻R2连接地端，第一比较器的同相端连接放电阈值，第一比较器的输出端连接所述第一功率管Q1的栅极并通过第三电阻R3连接第一电源VCC1。

在具体实施例中，上述第一电阻R1和第二电阻R2组成电阻分压电路，用于对输入的电能进行采样；上述第一比较器可选用LM393比较器，配合放电阈值实现放电控制，具体为当第一比较器的反相端电压小于放电阈值的电压，第一比较器将控制第一开关管VT1导通，使得储能模块3放电。

进一步地，所述充电控制模块4包括第五电阻R5、第六电阻R6、充电阈值、第二比较器A2、第一开关管VT1、第二功率管Q2、第七电阻R7、第三二极管D3；

具体地，所述第五电阻R5的一端连接第二功率管Q2的源极和所述储能模块3，第二功率管Q2的漏极连接所述第一功率管Q1的漏极，第二功率管Q2的栅极连接第一开关管VT1的集电极并通过第七电阻R7连接所述第一功率管Q1的源极，第一开关管VT1的发射极接地，第一开关管VT1的基极连接第三二极管D3的阴极，第三二极管D3的阳极连接第二比较器A2的输出端，第二比较器A2的反相端连接充电阈值，第二比较器A2的同相端连接第五电阻R5的另一端并通过第六电阻R6连接地端。

在具体实施例中，第五电阻R5和第六电阻R6组成电阻分压电路，用于检测储能模块3的电量；上述第二比较器A2可选用LM393比较器，在采样的电量电压大于充电阈值时，第二比较器A2控制第一开关管VT1工作；上述第一开关管VT1可选用NPN型三极管，用于控制第二功率管Q2的工作；上述第二功率管Q2可选用N沟道增强型MOS管，用于控制储能模块3的充电。

进一步地，所述储能模块3包括储能装置；

具体地，所述储能装置的第一端连接所述第二功率管Q2的源极，储能装置的第二端连接地端。

进一步地，所述充电控制模块4还包括第八电阻R8和第二二极管D2；

具体地，所述第八电阻R8的一端连接所述第一比较器的输出端，第八电阻R8的另一端连接第二二极管D2的阳极，第二二极管D2的阴极连接所述第一开关管VT1的基极。

在具体实施例中，上述第八电阻R8和第二二极管D2用于传输上述第一比较器输出的信号并控制第一开关管VT1的工作状态，第二二极管D2避免回流。

进一步地，所述第一稳压控制模块5包括第四二极管D2、第一控制器U1、第一电容C1、第九电阻R9和第十电阻R10；

具体地，所述第四二极管D2的阳极连接第一控制器U1的第三端和所述第一电感L1的第二端，第四二极管D2的阴极连接第一控制器U1的第五端并通过第九电阻R9连接第一控制器U1的第七端和第十电阻R10的一端，第一控制器U1的第二端通过第一电容C1连接第一控制器U1的第一端、第一控制器U1的第四端、第十电阻R10的另一端和地端。

在具体实施例中，上述第一控制器U1可选用MAX630升压芯片，第九电阻R9和第十电阻R10用于为第一控制器U1提供反馈电压。

进一步地，所述第二稳压控制模块6包括第二控制器U2、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R7；

具体地，所述第十六电阻R16的第一端、第二控制器U2的第一端和第二端均连接所述第四二极管D2的阴极，第十四电阻R14的一端连接所述电源模块1，第十四电阻R14的另一端连接第二控制器U2的第三端并通过第十五电阻R15连接地端，第十六电阻R16的第二端连接第二控制器U2的第六端并通过第十七电阻R7连接第二控制器U2的第四端和地端，第二控制器U2的第五端和第七端分别连接所述第二开关管的集电极和基极。

在具体实施例中，上述第二控制器U2可选用MAX623降压芯片；上述第十四电阻R14和第十五电阻R15组成电阻分压电路为第二控制器U2提供电源模块1的输出电压信号；上述第十六电阻R16和第十七电阻R7组成电阻分压电路为第二控制器U2提供输出的电压信号。

进一步地，所述第二稳压控制模块6还包括第六二极管D6、第二稳压管VD2、第三电容C3；

具体地，所述第六二极管D6的阳极连接所述电源模块1，第六二极管D6的阴极连接第二稳压管VD2的阴极、所述第二控制器U2的第八端和第三电容C3的一端，第三电容C3的另一端连接地端，第二稳压管VD2的阳极连接所述第二控制器U2的第二端。

在具体实施例中，上述第六二极管D6用于整流处理，第二稳压管VD2用于稳压处理，第三电容C3用于滤波处理。

进一步地，所述输出保护模块8包括第二电容C2、第五二极管D5、第十三电阻R13、第一稳压管VD1、MCU芯片；

具体地，所述第二电容C2的一端、第五二极管D5的阳极和第十三电阻R13的一端均连接所述第十六电阻R16的第一端，第五二极管D5的阴极连接第十三电阻R13的另一端、MCU芯片的电源端和第一稳压管VD1的阴极，第一稳压管VD1的阳极、第二电容C2的另一端和MCU芯片的接地端均接地。

在具体实施例中，上述第二电容C2用于输出滤波处理；上述第五二极管D5、第十三电阻R13和第一稳压管VD1用于防浪涌保护。

本发明一种MCU不间断供电电路由电源模块1提供所需的直流电能，通过第一二极管D1和第四电阻R4对输入的电能进行浮充处理，为储能模块3提供浮充电流，当电源模块1输出的电能超过工作状态控制模块7设定输入阈值时，第一控制器U1将由于第二开关管的导通，无法正常工作，电源模块1输出的电能直接传输给第二控制器U2，第二控制器U2配合第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16和第十七电阻R7进行降压和稳压控制，并由输出模块中的第五二极管D5、第十三电阻R13和第一稳压管VD1进行防浪涌保护，为MCU芯片提供所需的电能，同时当充电控制模块4检测到储能装置的电量较低时，第二比较器A2输出低电平，第一开关管VT1截止，第二功率管Q2由第七电阻R7控制导通，使得储能装置进入充电工作，如果电源模块1输出的电能低于工作状态控制模块7设定输入阈值或者电源模块1断电时，第一比较器将输出高电平控制第一功率管Q1导通，控制储能装置的放电工作，还控制第一开关管VT1导通，储能装置停止充电工作，输出的电能通过第一电感L1传输给第一控制器U1，由第一控制器U1组成升压电路，再由输出保护模块8进行浪涌保护并为MCU芯片提供所需电能，实现为MCU芯片提供稳定的不间断电能。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种MCU不间断供电电路，其特征在于，

该MCU不间断供电电路包括：电源模块，放电控制模块，储能模块，充电控制模块，第一稳压控制模块，第二稳压控制模块，工作状态控制模块，输出保护模块；

所述电源模块，用于提供所需的直流电能；

所述放电控制模块，与所述电源模块连接，用于对所述电源模块输出的直流电能进行电压采样并通过放电比较电路输出控制信号，用于通过控制信号控制第一功率管开关电路的闭断并输出电能；

所述充电控制模块，与所述放电控制模块，用于对所述储能模块进行电量采样并通过充电比较电路控制第二功率管开关电路的闭断，用于通过所述控制信号控制第二功率管开关电路的闭断，用于输出充电电能；

所述储能模块，与所述放电控制模块和充电控制模块连接，用于存储所述充电控制模块输出的充电电能，用于将电能传输给所述放电控制模块；

所述工作状态控制模块，用于通过三极管电路设定输入阈值；

所述第一稳压控制模块，与所述放电控制模块和电源模块连接，用于接收所述电源模块和放电控制模块输出的电能，用于在输入电压小于所述输入阈值时控制第一稳压电路对输入的电能进行升压控制；

所述第二稳压控制模块，与所述电源模块和第一稳压控制模块连接，用于接收所述电源模块和第一稳压控制模块传输的电能，用于在输入电压大于所述输入阈值时控制第二稳压电路对输入的电能进行降压控制；

所述输出保护模块，与所述第一稳压控制模块和第二稳压控制模块，用于接收所述第一稳压控制模块和第二稳压控制模块输出的电能并进行浪涌保护，用于为MCU芯片提供电能。

2.根据权利要求1所述的一种MCU不间断供电电路，其特征在于，所述放电控制模块包括第一二极管、第四电阻、第一电感、第一功率管；

所述第一二极管的阳极连接所述电源模块，第一二极管的阴极通过第四电阻连接第一功率管的源极和第一电感的第一端，第一电感的第二端连接所述第一稳压控制模块，第一功率管的漏极连接所述充电控制模块。

3.根据权利要求1所述的一种MCU不间断供电电路，其特征在于，所述放电控制模块还包括第一电阻、第二电阻、放电阈值、第一电源、第三电阻；

所述第一电阻的一端连接所述第一二极管的阴极，第一电阻的另一端连接第一比较器的反相端并通过第二电阻连接地端，第一比较器的同相端连接放电阈值，第一比较器的输出端连接所述第一功率管的栅极并通过第三电阻连接第一电源。

4.根据权利要求3所述的一种MCU不间断供电电路，其特征在于，所述充电控制模块包括第五电阻、第六电阻、充电阈值、第二比较器、第一开关管、第二功率管、第七电阻、第三二极管；

所述第五电阻的一端连接第二功率管的源极和所述储能模块，第二功率管的漏极连接所述第一功率管的漏极，第二功率管的栅极连接第一开关管的集电极并通过第七电阻连接所述第一功率管的源极，第一开关管的发射极接地，第一开关管的基极连接第三二极管的阴极，第三二极管的阳极连接第二比较器的输出端，第二比较器的反相端连接充电阈值，第二比较器的同相端连接第五电阻的另一端并通过第六电阻连接地端。

5.根据权利要求4所述的一种MCU不间断供电电路，其特征在于，所述储能模块包括储能装置；

所述储能装置的第一端连接所述第二功率管的源极，储能装置的第二端连接地端。

6.根据权利要求4所述的一种MCU不间断供电电路，其特征在于，所述充电控制模块还包括第八电阻和第二二极管；

所述第八电阻的一端连接所述第一比较器的输出端，第八电阻的另一端连接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极连接所述第一开关管的基极。

7.根据权利要求6所述的一种MCU不间断供电电路，其特征在于，所述第一稳压控制模块包括第四二极管、第一控制器、第一电容、第九电阻和第十电阻；

所述第四二极管的阳极连接第一控制器的第三端和所述第一电感的第二端，第四二极管的阴极连接第一控制器的第五端并通过第九电阻连接第一控制器的第七端和第十电阻的一端，第一控制器的第二端通过第一电容连接第一控制器的第一端、第一控制器的第四端、第十电阻的另一端和地端。

8.根据权利要求7所述的一种MCU不间断供电电路，其特征在于，所述第二稳压控制模块包括第二控制器、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻；

所述第十六电阻的第一端、第二控制器的第一端和第二端均连接所述第四二极管的阴极，第十四电阻的一端连接所述电源模块，第十四电阻的另一端连接第二控制器的第三端并通过第十五电阻连接地端，第十六电阻的第二端连接第二控制器的第六端并通过第十七电阻连接第二控制器的第四端和地端，第二控制器的第五端和第七端分别连接所述第二开关管的集电极和基极。

9.根据权利要求8所述的一种MCU不间断供电电路，其特征在于，所述第二稳压控制模块还包括第六二极管、第二稳压管、第三电容；

所述第六二极管的阳极连接所述电源模块，第六二极管的阴极连接第二稳压管的阴极、所述第二控制器的第八端和第三电容的一端，第三电容的另一端连接地端，第二稳压管的阳极连接所述第二控制器的第二端。

10.根据权利要求9所述的一种MCU不间断供电电路，其特征在于，所述输出保护模块包括第二电容、第五二极管、第十三电阻、第一稳压管、MCU芯片；

所述第二电容的一端、第五二极管的阳极和第十三电阻的一端均连接所述第十六电阻的第一端，第五二极管的阴极连接第十三电阻的另一端、MCU芯片的电源端和第一稳压管的阴极，第一稳压管的阳极、第二电容的另一端和MCU芯片的接地端均接地。

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