CN203457044U - 一种超长时间掉电保持电路 - Google Patents

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Abstract

一种超长时间掉电保持电路，包括：整流电路，DC/DC变换器，主用储能电容C1，主用缓冲电阻R1，二极管D1，备用缓冲电阻R2，电流导通器件和备用储能电容C2，所述的主用储能电容C1和主用缓冲电阻R1依次串联连接，共同并联在整流电路与DC/DC变换器构成的闭合电路上，主用缓冲电阻R1与整流电路的输入端连接；所述的二极管D1、备用缓冲电阻R2、和备用储能电容C2依次串联连接，共同并联在整流电路与DC/DC变换器构成的闭合电路上,二极管D1与整流电路的输入端连接；电流导通器件的一端与整流电路的输入端连接，另一端连接在备用储能电容C2和备用缓冲电阻R2之间。

Description

一种超长时间掉电保持电路
技术领域
本实用新型涉及电子设备技术领域，特别涉及一种超长时间掉电保持电路。
背景技术
现有技术中对于掉电保持电路基本采用两种方式：
1.  UPS或者电池存储能量；
2.  采用大容量电容存储能量；
当电源输入的能量消失后，由储能装置的能量维持系统继续工作一段时间；
使用UPS或者电池会带来的问题是成本非常高，并且还可能牵涉到电池保养维护工作，而且电池所能应用的场合也非常有限；而采用大容量电容储能会给系统带来两个问题：1、功率因数降低，这是由于一般的开关电源中输入端都采用二级管整流，只有当输入交流电压的瞬时值超过储能电容的电压时，交流电网才向电容充电，否则，交流电网的输入电流为零，这个现象被称为峰值充电。峰值充电的后果是电网的功率因数低，污染电网，并且想要掉电后保持电路的时间越长会采用越大容量的储能电容，使得功率因数越低，从而恶性循环；2、启动瞬时会有较大的冲击电流，因为大容量储能电容的存在使得电源在上电的过程中，会有瞬时的冲击电流，如果不加以控制，会减少保险丝寿命，甚至过流烧坏保险丝，一般我们会在输入路径上增加一个缓冲电阻，以限制冲击电流，但此电阻会在电路正常工作时损耗能量，发出热量，特别是高温工作时，影响系统的可靠性，并且使用大容量电容储能时不可避免的会同时增加一个大阻值的电阻，这样会造成功耗增大。
实用新型内容
所要解决的技术问题：针对以上问题本实用新型提供了一种超长时间掉电保持电路，本实用新型采用了在基本不影响原设计电路的基础上，通过增加至少一个小容量备用储能电容，有效避免采用UPS或者电池带来的成本问题，同时也又改善了大容量储能电容和大阻值电阻带来的功率因数低，瞬时冲击电流大，损耗大的缺陷，并且该实用新型易于模块化设计，在原有电路的基础上，增加一个接口即可实现，根据应用的领域不同，只需增加或者减少备用储能电容数量就能够满足不同需求，实现了通用于各个领域的低成本超长时间掉电保持电路。
技术方案：为了解决以上问题，本实用新型提供了一种超长时间掉电保持电路，包括：整流电路，DC/DC变换器，主用储能电容C1，主用缓冲电阻R1，二极管D1，备用缓冲电阻R2，电流导通器件和备用储能电容C2，所述的主用储能电容C1和主用缓冲电阻R1依次串联连接，共同并联在整流电路与DC/DC变换器构成的闭合电路上，主用缓冲电阻R1与整流电路的输入端连接；所述的二极管D1、备用缓冲电阻R2、和备用储能电容C2依次串联连接，共同并联在整流电路与DC/DC变换器构成的闭合电路上,二极管D1与整流电路的输入端连接；电流导通器件的一端与整流电路的输入端连接，另一端连接在备用储能电容C2和备用缓冲电阻R2之间。
所述的主用储能电容C1的容值小于备用储能电容C2，主用缓冲电阻R1的阻值小于备用缓冲电阻R2；当电源上电启动时，主用储能电容C1通过主用缓冲电阻R1充电，同时备用储能电容C2通过备用缓冲电阻R2和二极管D1充电；由于主用储能电容C1容值和主用缓冲电阻R1阻值小，启动时，电压迅速上升，并支持整机开始工作；备用储能电容C2容值和备用缓冲电阻R2阻值大，电压上升慢，处于充电状态,直到备用储能电容C2电压达到输入电压的峰值时，电源进入正常工作状态，电源进入正常工作状态后，主用储能电容C1的电压会在峰值以下50V范围内波动，而备用储能电容C2电压始终保持恒定，并且备用储能电容C2的电压值与主用储能电容C1的峰值一致，在启动和正常工作的过程中，电流导通器件始终断开,电源掉电时，主用储能电容C1首先被放电，主用储能电容C1电压下降，备用储能电容C2电压不变，当主用储能电容C1与备用储能电容C2的电压差值达到参考值， 参考值范围是10～100V，优选范围是30～50V时，电流导通器件闭合，备用储能电容C2的电能流向主用储能电容C1，通过主用储能电容C1和备用储能电容C2同时给DC/DC变换器供电，延长掉电保持时间。
所述的备用储能电容C2包括至少一个备用储能电容，备用储能电容之间是并联连接。
所述的整流电路采用不控整流电路或半控整流电路或单位功率因数整流电路。
所述的电流导通器件包括晶闸管Q1、稳压管Z1，晶闸管Q1阳极连接在备用缓冲电阻R2和备用储能电容C2之间，阴极连接在整流电路的输入端，稳压管Z1阴极连接在晶闸管Q1阳极，稳压管Z1阳极与晶闸管Q1控制极连接；在电源上电启动时，由于备用储能电容C2的电压低于主用储能电容C1的电压，晶闸管Q1反向偏置，不导通；备用储能电容C2的电压一直上升，直到电压达到输入电压的峰值时，电源进入正常工作状态，电源进入正常工作状态后，主用储能电容C1的电压会在峰值以下50V范围内波动，而备用储能电容C2电压始终保持恒定，并且备用储能电容C2的电压值与主用储能电容C1的峰值一致，稳压管Z1不会反向导通，因此晶闸管Q1仍然不会触发导通；电源掉电时，主用储能电容C1首先被放电，当主用储能电容C1与备用储能电容C2的电压差值达到稳压管Z1齐纳电压值，稳压管Z1齐纳电压值范围是10～100V，优选范围是30～50V时，稳压管Z1开始反向导通，晶闸管Q1被触发导通，备用储能电容C2的电能流向主用储能电容C1。
所述的电流导通器件包括开关K、掉电保持控制器；所述的开关K受到掉电保持控制器的控制，在电源上电启动和正常工作期间，开关K是断开的，只有当电源掉电时，掉电保持控制器检测到主用储能电容 C1的电压与备用储能电容C2的电压差达到基准值Vref，开关K才接通。
所述的掉电保持控制器包括减法器、比较器、驱动器，所述的减法器、比较器、驱动器依次串联连接，减法器另外还有两端，负向输入端与整流电路的输入端连接，正向输入端连接在备用缓冲电阻R2和备用储能电容C2之间，驱动器与开关K连接；当电源掉电后，主用储能电容C1首先被放电，当主用储能电容C1的电压下降到减法器检测出主用储能电容C1和备用储能电容C2的电压差达到参考值Vref，Vref的范围是10～100V，优选范围是30～50V时，则认为系统掉电，比较器输出变成高电平，驱动器驱动开关K吸合，备用储能电容C2的电能流向主用储能电容C1。
有益效果：
1、本实用新型采用至少一个小容量备用储能电容及一个备用缓冲电阻，实现低成本的超长时间掉电保持电路，在某些极端情况下，可以保持长达1秒的掉电保持时间；
2、本实用新型基本不影响原设计电路功能，易于实现模块化设计，在原有电路的基础上，增加一个接口即可使用，很容易做成一个单独的功能模块，可以满足各个领域的不同需求。
附图说明
图1  本实用新型的传统掉电保持电路。
图2  本实用新型的基本原理。
图3  本实用新型的具体应用1。
图4  本实用新型的具体应用2。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型作进一步的描述。
实施例1
如图1至图3所示，一种超长时间掉电保持电路，包括：整流电路1，DC/DC变换器2，主用储能电容C1 3，主用缓冲电阻R1 4，二极管D1 7，备用缓冲电阻R2 6，电流导通器件8和备用储能电容C2 5，所述的主用储能电容C1 3和主用缓冲电阻R1 4依次串联连接，共同并联在整流电路1与DC/DC变换器2构成的闭合电路上，主用缓冲电阻R1 4与整流电路1的输入端连接；所述的二极管D1 7、备用缓冲电阻R2 6、和备用储能电容C2 5依次串联连接，共同并联在整流电路1与DC/DC变换器2构成的闭合电路上,二极管D1 7与整流电路1的输入端连接；电流导通器件8的一端与整流电路1的输入端连接，另一端连接在备用储能电容C2 5和备用缓冲电阻R2 6之间。
所述的主用储能电容C1 3的容值小于备用储能电容C2 5，主用缓冲电阻R1 4的阻值小于备用缓冲电阻R2 6；当电源上电启动时，主用储能电容C1 3通过主用缓冲电阻R1 4充电，同时备用储能电容C2 5通过备用缓冲电阻R2 6和二极管D1 7充电；由于主用储能电容C1 3容值和主用缓冲电阻R1 4阻值小，启动时，电压迅速上升，并支持整机开始工作；备用储能电容C2 5容值和备用缓冲电阻R2 6阻值大，电压上升慢，处于充电状态,直到备用储能电容C2 5电压达到输入电压的峰值时，电源进入正常工作状态，电源进入正常工作状态后，主用储能电容C1 3的电压会在峰值以下50V范围内波动，而备用储能电容C2 5电压始终保持恒定，并且备用储能电容C2 5的电压值与主用储能电容C1 3的峰值一致，在启动和正常工作的过程中，电流导通器件8始终断开,电源掉电时，主用储能电容C1 3首先被放电，主用储能电容C1 3电压下降，备用储能电容C2 5电压不变，当主用储能电容C1 3与备用储能电容C2 5的电压差值达到参考值，参考值范围是10～100V，优选范围是30～50V时，电流导通器件8闭合，备用储能电容C2 5的电能流向主用储能电容C1 3，通过主用储能电容C1 3和备用储能电容C2 5同时给DC/DC变换器2供电，延长掉电保持时间。
所述的备用储能电容C2 5包括至少一个备用储能电容，备用储能电容之间是并联连接。
所述的整流电路1采用不控整流电路或半控整流电路或单位功率因数整流电路。
所述的电流导通器件8包括晶闸管Q1 14、稳压管Z1 13，晶闸管Q1 14阳极连接在备用缓冲电阻R2 6和备用储能电容C2 5之间，阴极连接在整流电路1的输入端，稳压管Z1 13阴极连接在晶闸管Q1 14阳极，稳压管Z1 13阳极与晶闸管Q1 14控制极连接；在电源上电启动时，由于备用储能电容C2 5的电压低于主用储能电容C1 3的电压，晶闸管Q1 14反向偏置，不导通；备用储能电容C2 5的电压一直上升，直到电压达到输入电压的峰值时，电源进入正常工作状时，主用储能电容C1 3的电压会在峰值以下50V范围内波动，而备用储能电容C2 5电压始终保持恒定，并且备用储能电容C2 5的电压值与主用储能电容C1 3的峰值一致，稳压管Z1 13不会反向导通，因此晶闸管Q1 14仍然不会触发导通；电源掉电时，主用储能电容C1 3首先被放电，当主用储能电容C1 3与备用储能电容C2 5的电压差值达到稳压管Z1 13齐纳电压值，稳压管Z1 13齐纳电压值范围是10～100V，优选范围是30～50V时，稳压管Z1 13开始反向导通，晶闸管Q1 14被触发导通，备用储能电容C2 5的电能流向主用储能电容C1 3。
实施例2
如图1、图2、图4所示，一种超长时间掉电保持电路，包括：整流电路1，DC/DC变换器2，主用储能电容C1 3，主用缓冲电阻R1 4，二极管D1 7，备用缓冲电阻R2 6，电流导通器件8和备用储能电容C2 5，所述的主用储能电容C1 3和主用缓冲电阻R1 4依次串联连接，共同并联在整流电路1与DC/DC变换器2构成的闭合电路上，主用缓冲电阻R1 4与整流电路1的输入端连接；所述的二极管D1 7、备用缓冲电阻R2 6、和备用储能电容C2 5依次串联连接，共同并联在整流电路1与DC/DC变换器2构成的闭合电路上,二极管D1 7与整流电路1的输入端连接；电流导通器件8的一端与整流电路1的输入端连接，另一端连接在备用储能电容C2 5和备用缓冲电阻R2 6之间。
所述的主用储能电容C1 3的容值小于备用储能电容C2 5，主用缓冲电阻R1 4的阻值小于备用缓冲电阻R2 6；当电源上电启动时，主用储能电容C1 3通过主用缓冲电阻R1 4充电，同时备用储能电容C2 5通过备用缓冲电阻R2 6和二极管D1 7充电；由于主用储能电容C1 3容值和主用缓冲电阻R1 4阻值小，启动时，电压迅速上升，并支持整机开始工作；备用储能电容C2 5容值和备用缓冲电阻R2 6阻值大，电压上升慢，处于充电状态,直到备用储能电容C2 5电压达到输入电压的峰值时，电源进入正常工作状态，电源进入正常工作状态后，主用储能电容C1 3的电压会在峰值以下50V范围内波动，而备用储能电容C2 5电压始终保持恒定，并且备用储能电容C2 5的电压值与主用储能电容C1 3的峰值一致，在启动和正常工作的过程中，电流导通器件8始终断开,电源掉电时，主用储能电容C1 3首先被放电，主用储能电容C1 3电压下降，备用储能电容C2 5电压不变，当主用储能电容C1 3与备用储能电容C2 5的电压差值达到参考值，参考值范围是10～100V，优选范围是30～50V时，电流导通器件8闭合，备用储能电容C2 5的电能流向主用储能电容C1 3，通过主用储能电容C1 3和备用储能电容C2 5同时给DC/DC变换器2供电，延长掉电保持时间。
所述的备用储能电容C2 5包括至少一个备用储能电容，备用储能电容之间是并联连接。
所述的整流电路1采用不控整流电路或半控整流电路或单位功率因数整流电路。
所述的电流导通器件8包括开关K12、掉电保持控制器15；所述的开关K12受到掉电保持控制器15的控制，在电源上电启动时和正常工作期间，开关K12是断开的，只有当电源掉电时，掉电保持控制器15检测到主用储能电容 C1 3的电压与备用储能电容C2 5的电压差达到基准值Vref，开关K12才接通。
所述的掉电保持控制器15包括减法器9、比较器10、驱动器11，所述的减法器9、比较器10、驱动器11依次串联连接，减法器9另外还有两端，负向输入端与整流电路1的输入端连接，正向输入端连接在备用缓冲电阻R2 6和备用储能电容C2 5之间，驱动器11与开关K12连接；当电源掉电后，主用储能电容C1 3首先被放电，当主用储能电容C1 3的电压下降到减法器9检测出主用储能电容C1 3和备用储能电容C2 5的电压差达到参考值Vref，Vref的范围是10～100V，优选范围是30～50V，则认为系统掉电，比较器10输出变成高电平，驱动器11驱动开关K12吸合，备用储能电容C2 5的电能流向主用储能电容C1 3。

Claims (7)

1.一种超长时间掉电保持电路，包括：整流电路（1），DC/DC变换器（2），主用储能电容C1（3），主用缓冲电阻R1（4），所述的主用储能电容C1（3）和主用缓冲电阻R1（4）依次串联连接，共同并联在整流电路（1）与DC/DC变换器（2）构成的闭合电路上，主用缓冲电阻R1（4）与整流电路（1）的输入端连接；其特征在于：还包括二极管D1（7），备用缓冲电阻R2（6），电流导通器件（8）和备用储能电容C2（5）；所述的二极管D1（7）、备用缓冲电阻R2（6）、和备用储能电容C2（5）依次串联连接，共同并联在整流电路（1）与DC/DC变换器（2）构成的闭合电路上,二极管D1（7）与整流电路（1）的输入端连接；电流导通器件（8）的一端与整流电路（1）的输入端连接，另一端连接在备用储能电容C2（5）和备用缓冲电阻R2（6）之间；
所述的主用储能电容C1（3）的容值小于备用储能电容C2（5），主用缓冲电阻R1（4）的阻值小于备用缓冲电阻R2（6）；当电源上电启动时，主用储能电容C1（3）通过主用缓冲电阻R1（4）充电，同时备用储能电容C2（5）通过备用缓冲电阻R2（6）和二极管D1（7）充电；由于主用储能电容C1（3）容值和主用缓冲电阻R1（4）阻值小，启动时，电压迅速上升，并支持整机开始工作；备用储能电容C2（5）容值和备用缓冲电阻R2（6）阻值大，电压上升慢，处于充电状态,直到备用储能电容C2（5）电压达到输入电压的峰值时，电源进入正常工作状态，电源进入正常工作状态后，主用储能电容C1（3）的电压会在峰值以下50V范围内波动，而备用储能电容C2（5）电压始终保持恒定，并且备用储能电容C2（5）的电压值与主用储能电容C1（3）的峰值一致，在启动和正常工作的过程中，电流导通器件（8）始终断开,电源掉电时，主用储能电容C1（3）首先被放电，主用储能电容C1（3）电压下降，备用储能电容C2（5）电压不变，当主用储能电容C1（3）与备用储能电容C2（5）的电压差值达到参考值时， 参考值范围是10～100V，电流导通器件（8）闭合，备用储能电容C2（5）的电能流向主用储能电容C1（3），通过主用储能电容C1（3）和备用储能电容C2（5）同时给DC/DC变换器（2）供电，延长掉电保持时间。
2.根据权利要求1所述的一种超长时间掉电保持电路，其特征在于，备用储能电容C2（5）包括至少一个备用储能电容，备用储能电容之间是并联连接。
3.根据权利要求1所述的一种超长时间掉电保持电路，其特征在于，整流电路（1）采用不控整流电路或半控整流电路或单位功率因数整流电路。
4.根据权利要求1所述的一种超长时间掉电保持电路，其特征在于，所述的电流导通器件（8）包括晶闸管Q1（14）、稳压管Z1（13），晶闸管Q1（14）阳极连接在备用缓冲电阻R2（6）和备用储能电容C2（5）之间，阴极连接在整流电路的输入端，稳压管Z1（13）阴极连接在晶闸管Q1（14）阳极，稳压管Z1（13）阳极与晶闸管Q1（14）控制极连接；在电源上电启动时，由于备用储能电容C2（5）的电压低于主用储能电容C1（3）的电压，晶闸管Q1（14）反向偏置，不导通；备用储能电容C2（5）的电压一直上升，直到电压达到输入电压的峰值，电源进入正常工作状态时，主用储能电容C1（3）的电压会在峰值以下50V范围内波动，而备用储能电容C2（5）电压始终保持恒定，并且备用储能电容C2（5）的电压值与主用储能电容C1（3）的峰值一致，稳压管Z1（13）不会反向导通，因此晶闸管Q1（14）仍然不会触发导通；电源掉电时，主用储能电容C1（3）首先被放电，当主用储能电容C1（3）与备用储能电容C2（5）的电压差值达到稳压管Z1（13）齐纳电压值，稳压管Z1（13）齐纳电压值范围是10～100V时，稳压管Z1（13）开始反向导通，晶闸管Q1（14）被触发导通，备用储能电容C2（5）的电能流向主用储能电容C1（3）。
5.根据权利要求1所述的一种超长时间掉电保持电路，其特征在于，所述的电流导通器件（8）包括开关K（12）、掉电保持控制器（15）；所述的开关K（12）受到掉电保持控制器（15）的控制，在电源上电启动时和正常工作期间，开关K（12）是断开的，只有当电源掉电时，掉电保持控制器（15）检测到主用储能电容 C1（3）的电压与备用储能电容C2（5）的电压差达到基准值Vref，开关K（12）才接通。
6.根据权利要求5所述的一种超长时间掉电保持电路，其特征在于，所述的掉电保持控制器（15）包括减法器（9）、比较器（10）、驱动器（11），所述的减法器（9）、比较器（10）、驱动器（11）依次串联连接，减法器（9）另外还有两端，负向输入端与整流电路（1）的输入端连接，正向输入端连接在备用缓冲电阻R2（6）和备用储能电容C2（5）之间，驱动器（11）与开关K（12）连接；当电源掉电后，主用储能电容C1（3）首先被放电，当主用储能电容C1（3）的电压下降到减法器（9）检测出主用储能电容C1（3）和备用储能电容C2（5）的电压差达到参考值Vref，Vref范围是10～100V时，则认为系统掉电，比较器（10）输出变成高电平，驱动器（11）驱动开关K（12）吸合，备用储能电容C2（5）的电能流向主用储能电容C1（3）。
7.根据权利要求1、4或6所述的一种超长时间掉电保持电路，其特征在于主用储能电容C1（3）与备用储能电容C2（5）的电压差值达到的参考值或稳压管Z1（13）齐纳电压值或参考值Vref的范围是30～50V。
CN201320603095.7U 2013-09-27 2013-09-27 一种超长时间掉电保持电路 Expired - Fee Related CN203457044U (zh)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107681885A (zh) * 2017-09-12 2018-02-09 深圳市瑞康宏业科技开发有限公司 一种掉电保持电路及方法
CN109217655A (zh) * 2017-06-29 2019-01-15 康舒科技股份有限公司 可延长断电后维持时间的电源供应器
CN113541466A (zh) * 2021-05-31 2021-10-22 广州金升阳科技有限公司 一种延长掉电保持时间电路及其方法

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