CN206211640U - 法拉电容器充电及掉电检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种法拉电容器充电及掉电检测装置。所述装置包括直流电压转换芯片、分压电阻、限流电阻、防接反二极管和法拉电容。所述直流电压转换芯片将输入电压转换成适合系统工作的电压，分压电阻将系统工作电压分压，作为掉电检测引脚输入，限流电阻对充电电流进行分流后汇集，降低每个电阻上的功率，防接反二极管防止法拉电容反向放电，法拉电容作为充电装置的储能元件。本实用新型的法拉电容在其额定电压范围内可以被充电至任意点位，且可以完全放出；法拉电容可以反复传输能量脉冲而无任何不利影响，而电池如果反复传输高功率脉冲，寿命会大大降低，法拉电容可以快速充电，而电池快速充电则会受到损坏。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电容器充电装置，特别是涉及一种法拉电容器充电及掉电检测装置。
背景技术
工业电子产品的运行环境通常较为恶劣，尤其在测量、控制等领域中，通常要求在掉电情况下，及时检测到外部电源断开，同时在掉电后可以保存重要数据，重新加电后这些重要数据能够保存完好。
掉电保护通常采用以下两种方案：一是加接不间断电源，让整个系统在掉电时继续工作；二是采用备份电源，掉电后保护系统中全部或者必要的数据，由于第一种方案体积大、成本高，对于以单片机系统为主的电子产品来说，不宜采用。第二种是根据实际需要，在掉电时保存必要的数据，当系统恢复供电后，能够继续工作，因而经济实用。
在上述第二种方案中，通常选用电池作为备用电源，目前，无论对于铅酸蓄电池还是锂电池，其充放电管理技术都比较成熟，但通常保存必要的数据这种操作不需要维持长时间供电，而且对于体积较小的电子产品来说，这种方案还是占用较大产品空间。
实用新型内容
为了克服现有技术存在的上述问题，本实用新型提供一种法拉电容器充电及掉电检测装置，该实用新型装置设计简单，仅需要几个电阻、法拉电容和二极管，成本低，占用体积小。在外接电源连接时对法拉电容充电，并自动检测外接电源连接情况，在外接电源断开时切换到法拉电容供电。
本实用新型所采用的技术方案是：一种法拉电容器充电及掉电检测装置，包括直流电压转换芯片U1、分压电阻R1和R2、限流电阻R3、R4和R5、分压输出端A3、防接反二极管D1、二极管D2、法拉电容E1和E2、电源输出端A5，所述直流电压转换芯片U1的加载端为输入端A1，直流电压转换芯片U1的输出端A2分别与分压电阻R1、防接反二极管D1的正极连接，所述防接反二极管D1的负极与并联的电阻R3、R4、R5、二极管D2串联，所述电阻R3、R4、R5与二极管D2之间连接电源输出端A5，所述并联的电阻R3、R4、R5、二极管D2与串联的法拉电容E1和E2串联，所述法拉电容E2的负极与直流电压转换芯片U1的地端连接电源地端A4；所述分压电阻R1与分压电阻R2串联，分压电阻R1和分压电阻R2之间连接分压输出端A3,所述分压输出端A3与单片机U2的I/O管脚连接，单片机U2通过系统总线与存储芯片U3连接，所述分压电阻R2的另一端连接电源地端A4。
所述法拉电容E1和法拉电容E2的参数相同。
所述直流电压转换芯片U1的输入端A1的加载电压为+12V～+40V直流电压。
本实用新型具有的优点及积极的效果是：该实用新型的法拉电容在其额定电压范围内可以被充电至任意电位，且可以完全放出，而电池受自身化学反应限制工作在较窄的电压范围，如果过放可能造成永久损坏；在对器件尺寸有要求的应用中，法拉电容是一种更好的途径；法拉电容可以反复传输能量脉冲而无任何不利影响，而电池如果反复传输高功率脉冲，寿命会大大降低，法拉电容可以快速充电，而电池快速充电则会受到损坏。
附图说明
图1为本实用新型的硬件连接原理图；
图2为本实用新型的软件处理流程示意图。
具体实施方式
实施例
以下结合附图1对本实用新型的装置工作原理详细说明。
一种法拉电容器充电及掉电检测装置，包括直流电压转换芯片、分压电阻、限流电阻、防接反二极管、续流二极管和法拉电容。其中，A1为直流电压转换芯片的电压输入端、A2为电压输出端，A4为电源地端。所述分压电阻由电阻R1和电阻R2构成，其中A3为分压输出端，与单片机U2管脚直接相连。所述防接反二极管为D1，所述续流二极管为D2，所述限流电阻为电阻R3、电阻R4和电阻R5。所述法拉电容为电容E1和电容E2。A5为电源输出端。其技术要点是：直流电压转换芯片将输入电压转换成适合系统工作的电压，分压电阻将系统工作电压分压，作为掉电检测引脚输入，限流电阻对充电电流进行分流后汇集，降低每个电阻上的功率，防接反二极管防止法拉电容反向放电，续流二极管D2在法拉电容放电时提供通路，法拉电容作为充电装置的储能元件。
对于电压转换芯片U1，以常用的电源转换芯片LM2596为例，其直流电压输入范围在+12V～+40V，将输入电压加载到输入端A1，经过芯片内部转换后在输出端A2得到+5V电压输出。单片机U2系统的工作电压为+3.3V，分压电阻R1和R2选取适当的值，使分压输出端A3输出+3.3V电压，以适应单片机U2对信号采集的电平要求，同时R1和R2还有限流作用，防止电流过大损坏单片机管脚，当外部电源连接时，分压输出端A3电位为高，当外部电源断开时，分压输出端A3电位为低。单片机U2与A3连接的I/O管脚工作于中断方式，当电平为低时，触发中断。防接反二极管D1保证电流从A2流向A5，避免电流从电源输出端A5反向流向电压输出端A2，确保电流单向流动性。参数相同的法拉电容E1和E2串联连接，同时与电阻R3、R4、R5和二极管D2并联后串联，当装置处于充电状态时，电流经过限流电阻R3、R4和R5流入E1和E2，对法拉电容E1和E2进行充电，三个限流电阻的阻值、功率相同，其并联的目的是增大充电电流，降低每个电阻的耗散功率，由于二极管的单向导电性，充电时二极管D2处于截止状态，相当于断路，此时没有充电电流经二极管D2流向法拉电容。当外部电源断开，电容处于放电状态，二极管D2处于导通状态，相当于短路，电流经过二极管D2流向电源输出端A5，为下一级电路提供电源。
图2为本实用新型的软件处理流程示意图，掉电保存参数部分程序上电后运行，单片机将分压输出端A3连接的I/O管脚设置为中断方式，低电平触发。如果分压输出端A3为低电平，通过软件滤波排除瞬态欠压干扰，检测到分压输出端A3仍为低电平，判为系统真正掉电，单片机系统立即执行保存重要参数操作，将参数保存到存储芯片U3中，如果分压输出端A3恢复为高电平，说明外部电源连接恢复正常。
Claims (3)
1.一种法拉电容器充电及掉电检测装置，包括直流电压转换芯片U1、分压电阻R1和R2、限流电阻R3、R4和R5、分压输出端A3、防接反二极管D1、二极管D2、法拉电容E1和E2、电源输出端A5，其特征在于：所述直流电压转换芯片U1的加载端为输入端A1，直流电压转换芯片U1的输出端A2分别与分压电阻R1、防接反二极管D1的正极连接，所述防接反二极管D1的负极与并联的电阻R3、R4、R5、二极管D2串联，所述电阻R3、R4、R5与二极管D2之间连接电源输出端A5，所述并联的电阻R3、R4、R5、二极管D2与串联的法拉电容E1和E2串联，所述法拉电容E2的负极与直流电压转换芯片U1的地端连接电源地端A4；所述分压电阻R1与分压电阻R2串联，分压电阻R1和分压电阻R2之间连接分压输出端A3,所述分压输出端A3与单片机U2的I/O管脚连接，单片机U2通过系统总线与存储芯片U3连接，所述分压电阻R2的另一端连接电源地端A4。
2.根据权利要求1所述的法拉电容器充电及掉电检测装置，其特征在于：所述法拉电容E1和法拉电容E2的参数相同。
3.根据权利要求1所述的法拉电容器充电及掉电检测装置，其特征在于：所述直流电压转换芯片U1的输入端A1的加载电压为+12V～+40V直流电压。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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