CN204517364U - 一种低成本智能监控系统掉电保护电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低成本智能监控系统掉电保护电源装置，包括掉电保护电源组件及同掉电保护电源组件相连接的智能监控系统组件，在掉电保护电源组件内设置有掉电保护电路，掉电保护电路包括比较器U1,比较器U1的输出端通过电阻R4连接晶体管Q2的基极；晶体管Q2的集电极连接智能监控系统组件，晶体管Q2的发射极通过电阻R1连接二极管D2的负极，晶体管Q2的发射极亦通过电容C1接地；采用法拉电容来作为后备电源，能够保证智能监控系统组件进行重要操作时,若突然掉电,系统将自动切换到由法拉电容供电,能够可靠的使得系统在意外失去供电的情况下，保证系统运行状态的确定性以及记录数据的完整性。

Description

一种低成本智能监控系统掉电保护电源装置

技术领域

本实用新型涉及电源保护、数据存储等技术领域，具体的说，是一种低成本智能监控系统掉电保护电源装置。

背景技术

随着嵌入式技术的广泛应用，在嵌入式系统设计与开发中越来越多地应用嵌入式操作系统。由于操作系统的引入，数据的读写往往是通过文件的方式完成，而不是直接对存储单元地址操作。用文件读写方式操作数据，在程序的运行过程中往往将数据暂存在易失性的存储空间，如SDRAM，一旦系统意外失电，这些数据往往被丢失。比如当智能监控系统遇到突然掉电, 一些重要数据或者操作在来不及进行保护而导致数据丢失的情况下,会使系统产生混乱以致造成较大的经济损失。因此当系统意外失电时必须使用特殊的掉电保护装置，来避免这种情况的发生。

传统的掉电保护装置设计中通常有两种方案：一种是采用掉电时数据不丢失的数据的存储器，采用E2PROM来作为掉电保护芯片，但是仅适用于对数据存取速度要求不高，存取次数不多的系统，或者采用带后备电源的RAM来作掉电保护芯片，但是电路比较复杂，整定参数较多，硬件分散性较大；一种是采用充电电池来解决，但由于有些保护操作只要几秒或者十来秒就可以处理完成, 因而采用充电电池是很浪费的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于设计出一种低成本智能监控系统掉电保护电源装置，采用法拉电容来作为后备电源，能够保证智能监控系统组件进行重要操作时, 若5V电源突然掉电,系统将自动切换到由法拉电容供电,法拉电容内存储的电能足够完成那些只要几秒或者十来秒就可以完成的重要数据的保存和重要操作，能够可靠的使得系统在意外失去供电的情况下，保证系统运行状态的确定性以及记录数据的完整性；当系统供电恢复后，现场数据可以及时恢复，避免应用系统产生混乱，此种设计方式在性能以及成本上都优于传统方式。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种低成本智能监控系统掉电保护电源装置，包括掉电保护电源组件及同掉电保护电源组件相连接的智能监控系统组件，在所述的掉电保护电源组件内设置有掉电保护电路，所述掉电保护电路包括比较器U1,所述比较器U1的输出端通过电阻R4连接晶体管Q2的基极，比较器U1的一个输入端与电源检测芯片U2的输出端连接，且比较器U1的另一个输入端与晶体管Q1的集电极连接；所述晶体管Q2的集电极连接智能监控系统组件，晶体管Q2的发射极通过电阻R1连接二极管D2的负极，晶体管Q2的发射极亦通过电容C1接地；所述电源检测芯片U2的两个输入端同时与电阻R4和电阻R5连接，且电阻R5的另一端接地；所述二极管D2的负极通过电阻R2连接晶体管Q1的集电极，且晶体管Q1的发射极接地，且晶体管Q1的基极通过电阻R3连接智能监控系统组件；为便于直接给智能监控系统组件进行5V稳压电源的供电，特别设置有下述结构：还包括稳压二极管D1，所述稳压二极管D1的负极连接晶体管Q2的集电极；在设置时，可以为系统提供掉电中断预警信号，特别设置有下述结构：还包括MAX809，所述二极管D2的正极连接MAX809的VCC引脚，MAX809的RESET引脚通过电容C2连接智能监控系统组件，MAX809的VSS引脚接地。

为更好的实现本实用新型，进一步的，所述掉电保护电路内还设置有电源切换芯片U3，所述电源切换芯片U3的IN引脚与稳压二极管D1的负极连接，所述电源切换芯片U3的OUT引脚与智能监控系统组件的电源接口连接，所述电源切换芯片U3的GND引脚接地。

为更好的实现本实用新型，进一步的，在所述掉电保护电源组件内还设置有5V稳压电源组件，所述5V稳压电源组件分别给稳压二极管D1的正极、二极管D2的正极提供5V稳压电源，且5V稳压电源组件还通过电阻R4给电源检测芯片U1提供5V稳压电源。

为更好的实现本实用新型，进一步的，所述晶体管Q2的集电极连接智能监控系统组件的是智能监控系统组件的电源接口，且通过智能监控系统组件的电源接口提供5V稳压电源；晶体管Q1的基极通过电阻R3与智能监控系统组件连接的是智能监控系统组件I/O接口的SWITCH引脚；MAX809的RESET引脚通过电容C2与智能监控系统组件连接的是智能监控系统组件的I/O接口的XINTEREQ引脚。

为更好的实现本实用新型，进一步的，所述比较器U1为或门电路。

为更好的实现本实用新型，进一步的，所述电容C1选用容值为1F的法拉电容。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本实用新型采用法拉电容来作为后备电源，能够保证智能监控系统组件进行重要操作时, 若5V电源突然掉电,系统将自动切换到由法拉电容供电,法拉电容内存储的电能足够完成那些只要几秒或者十来秒就可以完成的重要数据的保存和重要操作，能够可靠的使得系统在意外失去供电的情况下，保证系统运行状态的确定性以及记录数据的完整性；当系统供电恢复后，现场数据可以及时恢复，避免应用系统产生混乱，此种设计方式在性能以及成本上都优于传统方式。

本实用新型采用容量为1法拉的法拉电容，可满足22s的的放电设计指标，有效保证只要几秒或者十来秒就可以完成的重要数据的保存和重要操作的正常完成。

附图说明

图1为本实用新型电路结构图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

一种低成本智能监控系统掉电保护电源装置，采用法拉电容来作为后备电源，能够保证智能监控系统组件进行重要操作时, 若5V电源突然掉电,系统将自动切换到由法拉电容供电,法拉电容内存储的电能足够完成那些只要几秒或者十来秒就可以完成的重要数据的保存和重要操作，能够可靠的使得系统在意外失去供电的情况下，保证系统运行状态的确定性以及记录数据的完整性，如图1所示，特别设置有下述结构：包括掉电保护电源组件及同掉电保护电源组件相连接的智能监控系统组件，在所述的掉电保护电源组件内设置有掉电保护电路，所述掉电保护电路包括比较器U1,所述比较器U1的输出端通过电阻R4连接晶体管Q2的基极，比较器U1的一个输入端与电源检测芯片U2的输出端连接，且比较器U1的另一个输入端与晶体管Q1的集电极连接；所述晶体管Q2的集电极连接智能监控系统组件，晶体管Q2的发射极通过电阻R1连接二极管D2的负极，晶体管Q2的发射极亦通过电容C1接地；所述电源检测芯片U2的两个输入端同时与电阻R4和电阻R5连接，且电阻R5的另一端接地；所述二极管D2的负极通过电阻R2连接晶体管Q1的集电极，且晶体管Q1的发射极接地，且晶体管Q1的基极通过电阻R3连接智能监控系统组件；为便于直接给智能监控系统组件进行5V稳压电源的供电，特别设置有下述结构：还包括稳压二极管D1，所述稳压二极管D1的负极连接晶体管Q2的集电极；在设置时，可以为系统提供掉电中断预警信号，特别设置有下述结构：还包括MAX809，所述二极管D2的正极连接MAX809的VCC引脚，MAX809的RESET引脚通过电容C2连接智能监控系统组件，MAX809的VSS引脚接地。

为便于实施本设计，在选择元器件时，优选的晶体管Q2采用PNP管，晶体管Q1采用NPN管。

其工作原理及作用为：在电源供应正常情况下，电阻R3使晶体管Q1的基极处于高电平，晶体管Q1导通输出，其集电极处于低电平状态，即比较器U1的一个输入端置位为低电平，但是由于电源检测芯片U2输出的是高电平，则经比较器U1比较输出后，比较器U1将输出一个高电平，则通过电阻R4后，晶体管Q2依然处于高电平，由于PNP晶体管的导通特性，此时晶体管Q2将处于断开状态，智能监控系统组件将直接利用电源经稳压二极管D1所接稳压电源供电。

当智能监控系统组件由于意外原因掉电时，由于输入的比较电压降低，这样MAX809输出电压产生翻转为系统提供掉电中断预警信号，在MAX809的RESET管脚产生一个低电平有效的中断请求信号，同时电源检测芯片U2输出低电平, 此时硬件自动切换到由电容C1（由于电容具有储能的特性，在正常供电工作时，电路将对电容C1进行充电蓄能）进行供电，而当在重要数据以及操作完成或者正常供电以后,电阻 R3与智能监控系统组件所接引脚将被置位为低电平, 则电源检测芯片U2将输出高电平, 则经比较器U1比较输出后，比较器U1将输出一个高电平，则通过电阻R4后，晶体管Q2依然处于高电平，由于PNP晶体管的导通特性，此时晶体管Q2将处于断开状态, 切断电容C1供电的可能。这样可避免法拉电容的无谓供电, 减少充放电的次数, 从而提高可靠性以及延长法拉电容的使用寿命。

比较器U1及附属元件所组成电路在本电路中起着提供切换供电电源回路信号的作用，晶体管Q2及附属元件（电阻R4、电阻R1、电容C1）所组成电路在本电路中当重要数据以及操作完成或者正常供电以后起着切断电容C1进行供电的作用，晶体管Q1及附属元件（电阻R2、电阻R3）所组成电路在本电路中起着接通和切断电容C1供电的作用，电源检测芯片U2及附属元件（电阻R4、电阻R5）所组成电路在本电路中起着供电电源掉电检测的作用。

在进行元器件选用时，充电电路上限流的电阻R1,选择6.2Ω,稳压二极管D1选用02DZ4.7（其正向导通压降为0.3V），二极管D2选用MBR0520L；晶体管Q1选用2N3702（PNP晶体管），晶体管Q2选用2N3707（NPN晶体管）。

当系统供电恢复后，现场数据可以及时恢复，避免应用系统产生混乱，此种设计方式在性能以及成本上都优于传统方式。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，为更好的实现本实用新型，进一步的，能够给智能监控系统组件提供3.3V稳压电源，如图1所示，特别设置有下述结构：所述掉电保护电路内还设置有电源切换芯片U3，所述电源切换芯片U3的IN引脚与稳压二极管D1的负极连接，所述电源切换芯片U3的OUT引脚与智能监控系统组件的电源接口连接，所述电源切换芯片U3的GND引脚接地。

在设计使用时，稳压电源经稳压二极管D1一方面直接向智能监控系统组件提供5V的稳压电源，另一方面经电源转换芯片U3的IN引脚引入后转换为3.3V稳压电源，而后通过OUT引脚输出提供给智能监控系统组件；在进行电源转换芯片U3的选用时，优选的可采用LDO电源转换芯片LT1085CT-3.3V。

实施例3：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，为更好的实现本实用新型，进一步的，能够对掉电保护电源组件通过5V的稳压电源，如图1所示，特别设置有下述结构：在所述掉电保护电源组件内还设置有5V稳压电源组件，所述5V稳压电源组件分别给稳压二极管D1的正极、二极管D2的正极提供5V稳压电源，且5V稳压电源组件还通过电阻R4给电源检测芯片U1提供5V稳压电源。

在使用时，220V外接电源经5V稳压电源组件进行降压、整流、稳压等处理后输出5V的稳压电源而后分别经稳压二极管D1的正极、二极管D2的正极提供5V稳压电源，还通过电阻R4给电源检测芯片U1提供5V稳压电源。

实施例4：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，为更好的实现本实用新型，进一步的，如图1所示，所述晶体管Q2的集电极连接智能监控系统组件的是智能监控系统组件的电源接口，且通过智能监控系统组件的电源接口提供5V稳压电源；晶体管Q1的基极通过电阻R3与智能监控系统组件连接的是智能监控系统组件I/O接口的SWITCH引脚；MAX809的RESET引脚通过电容C2与智能监控系统组件连接的是智能监控系统组件的I/O接口的XINTEREQ引脚。

实施例5：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，为更好的实现本实用新型，进一步的，所述比较器U1为或门电路，比较器U1选用或门功能的7432N，电源检测芯片U2选用74125N。

实施例6：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，为更好的实现本实用新型，进一步的，所述电容C1选用容值为1F的法拉电容，法拉电容C1具有如下特性:容值为1F，最大内阻为(3A，350 mΩ),额定电流为400 mA , 最大电流是1480 mA；采用容量为1法拉的法拉电容，可满足22s的的放电设计指标，有效保证只要几秒或者十来秒就可以完成的重要数据的保存和重要操作的正常完成。

掉电保护电源组件除可以提供5v和3.3v的电源以外，还为智能监控系统组件的掉电保护提供了延时及预警功能，通过硬件连接可以实现系统的掉电保护机制。

本实用新型采用法拉电容来作为后备电源，能够保证智能监控系统组件进行重要操作时, 若5V电源突然掉电,系统将自动切换到由法拉电容供电,法拉电容内存储的电能足够完成那些只要几秒或者十来秒就可以完成的重要数据的保存和重要操作，能够可靠的使得系统在意外失去供电的情况下，保证系统运行状态的确定性以及记录数据的完整性；当系统供电恢复后，现场数据可以及时恢复，避免应用系统产生混乱，此种设计方式在性能以及成本上都优于传统方式。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低成本智能监控系统掉电保护电源装置，其特征在于：包括掉电保护电源组件及同掉电保护电源组件相连接的智能监控系统组件，在所述的掉电保护电源组件内设置有掉电保护电路，所述掉电保护电路包括比较器U1,所述比较器U1的输出端通过电阻R4连接晶体管Q2的基极，比较器U1的一个输入端与电源检测芯片U2的输出端连接，且比较器U1的另一个输入端与晶体管Q1的集电极连接；所述晶体管Q2的集电极连接智能监控系统组件，晶体管Q2的发射极通过电阻R1连接二极管D2的负极，晶体管Q2的发射极亦通过电容C1接地；所述电源检测芯片U2的两个输入端同时与电阻R4和电阻R5连接，且电阻R5的另一端接地；所述二极管D2的负极通过电阻R2连接晶体管Q1的集电极，且晶体管Q1的发射极接地，且晶体管Q1的基极通过电阻R3连接智能监控系统组件；还包括MAX809，所述二极管D2的正极连接MAX809的VCC引脚，MAX809的RESET引脚通过电容C2连接智能监控系统组件，MAX809的VSS引脚接地。

2.根据权利要求1所述的一种低成本智能监控系统掉电保护电源装置，其特征在于：所述掉电保护电路内还设置有电源切换芯片U3，所述电源切换芯片U3的IN引脚与稳压二极管D1的负极连接，所述电源切换芯片U3的OUT引脚与智能监控系统组件的电源接口连接，所述电源切换芯片U3的GND引脚接地。

3.根据权利要求1或2所述的一种低成本智能监控系统掉电保护电源装置，其特征在于：在所述掉电保护电源组件内还设置有5V稳压电源组件，所述5V稳压电源组件分别给稳压二极管D1的正极、二极管D2的正极提供5V稳压电源，且5V稳压电源组件还通过电阻R4给电源检测芯片U1提供5V稳压电源。

4.根据权利要求3所述的一种低成本智能监控系统掉电保护电源装置，其特征在于：所述晶体管Q2的集电极连接智能监控系统组件的是智能监控系统组件的电源接口，且通过智能监控系统组件的电源接口提供5V稳压电源；晶体管Q1的基极通过电阻R3与智能监控系统组件连接的是智能监控系统组件I/O接口的SWITCH引脚；MAX809的RESET引脚通过电容C2与智能监控系统组件连接的是智能监控系统组件的I/O接口的XINTEREQ引脚。

5.根据权利要求1或2所述的一种低成本智能监控系统掉电保护电源装置，其特征在于：所述晶体管Q2的集电极连接智能监控系统组件时，通过智能监控系统组件的电源接口提供5V稳压电源；晶体管Q1的基极通过电阻R3与智能监控系统组件连接的是智能监控系统组件I/O接口的SWITCH引脚；MAX809的RESET引脚通过电容C2与智能监控系统组件连接的是智能监控系统组件的I/O接口的XINTEREQ引脚。

6.根据权利要求1或2或4所述的一种低成本智能监控系统掉电保护电源装置，其特征在于：所述比较器U1为或门电路。

7.根据权利要求1或2或4所述的一种低成本智能监控系统掉电保护电源装置，其特征在于：所述电容C1选用容值为1F的法拉电容。

8.根据权利要求1或2或4所述的一种低成本智能监控系统掉电保护电源装置，其特征在于：还包括稳压二极管D1，所述稳压二极管D1的负极连接晶体管Q2的集电极。