CN208316365U - 一种掉电时间延长电路以及电源控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种掉电时间延长电路以及电源控制电路，掉电时间延长电路连接于控制电路和设备的电源电路之间，包括放电电路和储能电路，放电电路在控制电路的输出从第一上电信号切换为第一掉电信号时，同步将所述储能电路的能量释放以使得储能电路的输出从第二上电信号切换为第二掉电信号；储能电路在控制电路的输出从第一掉电信号时切换回第一上电信号时，进行充电储能以在延后预设延时时间之后使得自身的输出从第二掉电信号切换回第二上电信号；电源电路在所述储能电路输出第二上电信号时为设备供电、在储能电路输出第二掉电信号时停止为设备供电，如此可以延长设备掉电的时间。

Description

一种掉电时间延长电路以及电源控制电路

技术领域

本实用新型涉及电源控制领域，尤其涉及一种掉电时间延长电路以及电源控制电路。

背景技术

在现代电子技术中，电子设备工作常常会受到各种干扰，比如来自外界电磁场的干扰、电源干扰、信号干扰等，这些干扰会造成各种寄存器和内存的数据混乱，导致程序指针错误、不在程序区、取出错误的程序指令等，从而会使程序陷入死循环，程序的正常运行将被打断，并造成整个系统陷入停滞状态，发生不可预料的后果。为避免上述情况出现，通常使用看门狗技术提高整个系统和设备的可靠性。看门狗芯片的输出经常用来控制主芯片的复位和整个设备的电源控制。

如图1所示，设备正常工作时输出正常的喂狗信号脉冲，即图1中的WDI信号，看门狗芯片U1就会输出低电平的WDO信号，WDO信号经过反相器U2后变成高电平的信号EN，高电平的信号EN可控制设备的电源电路给设备供电，使整个设备维持正常工作状态。一旦WDI信号消失或者超时，看门狗芯片U1就会输出高电平的WDO信号，经过反相器U2后变成低电平的信号EN，低电平的信号EN可控制设备的电源电路断开给设备的供电，并延时一段时间Td以后(该时间Td是看门狗芯片U1固定的，无法更改，只能通过选择不同的看门狗芯片U1更改时间Td)，看门狗芯片U1重新输出低电平的WDO信号，使信号EN重新变为高电平，电源电路给设备上电，设备重新进入工作状态。

对于绝大多数的应用，上述的控制原理都不会有问题，但是上述的原理存在以下的缺陷：

1)设备的电源中使用超级电容或者大容量电解电容时，由于电容的电量经过时间Td仍没有释放完毕，设备的电源没有掉电完成，此时主芯片仍处于死机状态，时间Td后重新上电设备依旧无法解决问题。

3)设备的部分电子模块的供电电源需要跌落至接近0伏再重启才能正常工作，如果掉电时间Td不够长，供电电压即使还残留零点几伏，重新上电也无法进入正常模式。

3)对于看门狗芯片，其时间Td是固定的，无法调节，且时间Td为超长延时(数十秒)的看门狗芯片比较少见，采购困难。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述掉电时间较短的缺陷，提供一种掉电时间延长电路以及电源控制电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种掉电时间延长电路，连接于控制电路和为设备供电的电源电路之间，当所述设备出现异常时，所述控制电路的输出从第一上电信号切换为第一掉电信号并维持预设掉电时间之后切换回第一上电信号，且所述电源电路在所述控制电路输出第一上电信号时为所述设备供电、在所述控制电路输出第一掉电信号时停止为所述设备供电；所述掉电时间延长电路包括放电电路和储能电路，其中：

所述放电电路，连接于所述控制电路和所述储能电路之间，用于在所述控制电路的输出从所述第一上电信号切换为所述第一掉电信号时，同步将所述储能电路的能量释放以使得所述储能电路的输出从第二上电信号切换为第二掉电信号；

所述储能电路，连接于所述放电电路和所述电源电路之间，用于在所述控制电路的输出从所述第一掉电信号时切换回第一上电信号时，进行充电储能以在延后预设延时时间之后使得自身的输出从所述第二掉电信号切换回所述第二上电信号；

其中，所述电源电路在所述储能电路输出所述第二上电信号时为所述设备供电、在所述储能电路输出所述第二掉电信号时停止为所述设备供电。

在本实用新型所述的掉电时间延长电路中，所述储能电路包括第一电阻和第一电容，所述第一电阻的第一端连接供电电源VDD，所述第一电阻的第二端连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端接地，所述第一电容的第一端作为所述储能电路的输出端。

在本实用新型所述的掉电时间延长电路中，所述放电电路包括开关管，所述开关管的输入端连接所述第一电容的第一端，所述开关管的输出端接地。

在本实用新型所述的掉电时间延长电路中，所述开关管为三极管。

在本实用新型所述的掉电时间延长电路中，所述掉电时间延长电路还包括连接于所述放电电路和所述控制电路之间的分压限流电路，所述分压限流电路包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻的第一端连接所述控制电路，所述第二电阻的第二端连接所述放电电路，所述第三电阻的第一端连接所述第二电阻的第二端，所述第三电阻的第二端接地。

在本实用新型所述的掉电时间延长电路中，所述掉电时间延长电路还包括连接于所述储能电路和所述电源电路之间的用于限流的第四电阻，所述第四电阻的第一端连接所述储能电路，所述第四电阻的第二端连接所述电源电路。

在本实用新型所述的掉电时间延长电路中，所述掉电时间延长电路还包括连接于所述第四电阻的第二端和所述电源电路之间的输出电路，所述输出电路用于通过阻抗转换提升所述第四电阻的第二端的驱动能力。

在本实用新型所述的掉电时间延长电路中，所述输出电路包括驱动器。

本实用新型还公开了一种电源控制电路，包括控制电路，其特征在于，所述电源控制电路还包括所述的掉电时间延长电路。

在本实用新型所述的电源控制电路中，所述控制电路为看门狗电路。

本实用新型的掉电时间延长电路以及电源控制电路，具有以下有益效果：本实用新型在控制电路和电源电路之间增加了掉电时间延长电路，可以在设备异常时通过发送第二掉电信号实现设备掉电，而且相比于原有的控制电路，可以延长第二掉电信号切换回第二上电信号的切换时刻，即延长设备掉电的时间，从而避免由于设备掉电的太短而导致的重新上电后设备无法正常工作的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是现有的基于看门狗芯片的电源控制电路的电路原理图；

图2是本实用新型掉电时间延长电路的原理框图；

图3是本实用新型电源控制电路的电路原理图；

图4是本实用新型电源控制电路工作的时序图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的典型实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，词语“相连”或“连接”，不仅仅包括将两个实体直接相连，也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。

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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。

本实用新型总的思路是：参考图2，构造一种掉电时间延长电路102，其连接于控制电路101和为设备供电的电源电路103之间，当所述设备出现异常时，所述控制电路101的输出从第一上电信号切换为第一掉电信号并维持预设掉电时间之后切换回第一上电信号，且所述电源电路103在所述控制电101路输出第一上电信号时为所述设备供电、在所述控制电路101输出第一掉电信号时停止为所述设备供电。其中，所述掉电时间延长电路102包括放电电路1021和储能电路1022。具体的：

放电电路1021，连接于所述控制电路101和所述储能电路1022之间，用于在控制电路101的输出从所述第一上电信号切换为所述第一掉电信号时，同步将所述储能电路1022的能量释放以使得所述储能电路1022的输出从第二上电信号切换为第二掉电信号，也即第二上电信号切换为第二掉电信号的切换时刻与所述第一上电信号切换为所述第一掉电信号的切换时刻同步。需要说明的是，本文中所提到的词语“同步”，在实施本专利所述权利时，可以是工程意义上的相近或者在可接受的误差范围内。

储能电路1022，连接于所述放电电路1021和所述电源电路103之间，用于在控制电路101的输出从所述第一掉电信号时切换回第一上电信号时，进行充电储能以在延后预设延时时间之后使得自身的输出从所述第二掉电信号切换回第二上电信号，也即所述第二掉电信号切换回第二上电信号的切换时刻相比于第一掉电信号切换回第一上电信号的切换时刻延后预设延时时间。

其中，所述电源电路103在储能电路1022输出所述第二上电信号时为所述设备供电、在储能电路1022输出所述第二掉电信号时停止为所述设备供电。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参考图3，本实用新型的电源控制电路，包括控制电路201、掉电时间延长电路202和电源电路(图未示)。

本实施例中，所述控制电路201为看门狗电路，采用的看门狗芯片U3，例如adm6318。设备正常时会发出喂狗信号(即WDI信号)，则看门狗芯片U3的输出(即WDO信号)为低电平的第一上电信号。设备出现异常时，喂狗信号丢失，即WDI信号丢失，则WDO信号会从低电平的第一上电信号切换为高电平的第一掉电信号，且高电平的第一掉电信号维持预设掉电时间Td之后切换回低电平的第一上电信号。预设掉电时间Td的大小是由看门狗芯片U3决定的，且每一种类型的看门狗芯片U3的预设掉电时间Td是固定不变的，因此现有技术中的基于看门狗芯片直接控制设备电源电路的方案中，设备故障时的掉电的时间即为看门狗芯片U3的预设掉电时间Td，是固定不变的。本实用新型中的掉电时间延长电路202即是用于延长设备故障时的掉电。为此，本实施例的所述掉电时间延长电路202包括放电电路2022和储能电路2023。其中：

放电电路2022，连接于所述控制电路201和所述储能电路2023之间，用于在控制电路201的输出从所述第一上电信号切换为所述第一掉电信号时，同步将所述储能电路2023的能量释放以使得所述储能电路2023的输出从第二上电信号切换为第二掉电信号，即第二上电信号切换为第二掉电信号的切换时刻与第一上电信号切换为第一掉电信号的切换时刻同步。

储能电路2023，连接于所述放电电路2022和所述电源电路之间，用于在控制电路201的输出从所述第一掉电信号时切换回第一上电信号时，进行充电储能以在延后预设延时时间之后使得自身的输出从所述第二掉电信号切换回第二上电信号，即所述第二掉电信号切换回第二上电信号的切换时刻相比于所述第一掉电信号切换回第一上电信号的切换时刻延后预设延时时间Td1。

本实施例中，第二上电信号为高电平，第二掉电信号为低电平。所述电源电路204在储能电路2023输出所述第二上电信号时为所述设备供电、在储能电路2023输出所述第二掉电信号时停止为所述设备供电。

具体电路实现上，参考图3，所述储能电路2023包括电阻R3和电容C1，所述放电电路2022包括开关管，所述开关管为NPN型的三极管Q1。优选的，掉电时间延长电路202还包括连接于所述放电电路2022和所述控制电路201之间的分压限流电路2021，所述分压限流电路2021包括电阻R1和电阻R2。

其中，电阻R1的第一端连接看门狗芯片U3的WDI引脚，电阻R1的第二端连接三极管Q1的基极，电阻R2的第一端连接电阻R1的第二端，电阻R2的第二端接地。三极管Q1的集电极连接电容C1的第一端，三极管Q1的发射极接地。电阻R3的第一端连接供电电源VDD，电阻R3的第二端连接电容C1的第一端，电容C1的第二端接地，电容C1的第一端作为所述储能电路2023的输出端。

优选的，掉电时间延长电路202还包括连接于所述储能电路2023和电源电路之间的用于限流的电阻R4，具体的，电阻R4的第一端连接所述储能电路的输出端，即电容C1的第一端，电阻R4的第二端连接所述电源电路。

因为电阻R3和电容C1构成的延迟电路时间比较长，电阻R3阻值需要相当大，因此电阻R4的第二端如果直接通过供电电源VDD驱动后级的电源电路中的电源芯片，则驱动能力将会不足，所以，优选的，掉电时间延长电路202还包括连接于电阻R4的第二端和所述电源电路之间的输出电路2024，所述输出电路2024用于通过阻抗转换提升电阻R4的第二端的驱动能力。其中，所述输出电路2024可以采用但不限于驱动器U4，例如可以采用SN74LVC1G07-Q1。

下面结合图3-4，说明本实施例的工作原理：

图3中，控制电路201是采用的常规的看门狗芯片U3，当设备正常时会输出正常的喂狗信号(即WDI信号)给看门狗芯片U3，WDI信号具体为一定频率的方波脉冲，看门狗芯片U3输出的WDO信号则为低电平的第一上电信号，经过三极管Q1、驱动器U4以后，输出高电平的第二上电信号，即图中的EN信号的高电平部分，电源电路接收到高电平的EN信号则保持设备电源的开启状态。

一旦由于软件的原因出现设备故障，则经过一定时间没有产生喂狗信号，如图4中的WDI信号丢失，看门狗芯片U3输出的WDO信号则为高电平的第一掉电信号，三极管Q1马上导通，提供快速的放电通道，电容C1快速放电，经过驱动器U4以后，第二上电信号几乎与WDO信号同时变为低电平，如图中EN信号的低电平部分，电源电路接收到低电平的EN信号则控制整个设备电源马上掉电，进入重启模式。当WDO信号在高电平维持预设掉电时间Td后将恢复低电平，三极管Q1断开，因此电容C1开始充电储能，由于电容充电，所以导致EN信号经过预设延时时间Td1后，才会输出高电平，所以EN信号处在低电平的总时间为Td2＝Td+Td1；其中，Td是固定的，有看门狗芯片U3决定，Td1可以通过调节电阻R3和电容C1的大小决定，具体的，Td1＝R3C1。因为Td1时间比较长，所以电阻R3的阻值需要相当大，因此如果电阻R4如果直接连接后级电源电路中的电源芯片的话，驱动能力不足，所以增加驱动器U4可以充当阻抗转换和提高驱动能力的作用。

基于同一构思，本实用新型还要求保护一种电源控制电路，包括控制电路和如上所述的掉电时间延长电路。

综上所述，本实用新型的掉电时间延长电路以及电源控制电路，具有以下有益效果：本实用新型在控制电路和电源电路之间增加了掉电时间延长电路，可以在设备异常时通过发送第二掉电信号实现设备掉电，而且相比于原有的控制电路，可以延长第二掉电信号切换回第二上电信号的切换时刻，即延长设备掉电的时间，从而避免由于设备掉电的太短而导致的重新上电后设备无法正常工作的问题。在一些特殊应用场合，例如：设备具备超级电容或者大容量电解电容；设备需要掉电很长时间再重启；设备电源需要跌落接近0V再重启才能正常工作等场合，使用该电路，可以很容易调整设备的掉电延时时间，从而满足重新上电的时间需求。并且该电路使用元器件数量少、成本低、容易实现、性能十分可靠。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种掉电时间延长电路，连接于控制电路和为设备供电的电源电路之间，当所述设备出现异常时，所述控制电路的输出从第一上电信号切换为第一掉电信号并维持预设掉电时间之后切换回第一上电信号，且所述电源电路在所述控制电路输出第一上电信号时为所述设备供电、在所述控制电路输出第一掉电信号时停止为所述设备供电；其特征在于，所述掉电时间延长电路包括放电电路和储能电路，其中：

所述放电电路，连接于所述控制电路和所述储能电路之间，用于在所述控制电路的输出从所述第一上电信号切换为所述第一掉电信号时，同步将所述储能电路的能量释放以使得所述储能电路的输出从第二上电信号切换为第二掉电信号；

所述储能电路，连接于所述放电电路和所述电源电路之间，用于在所述控制电路的输出从所述第一掉电信号时切换回第一上电信号时，进行充电储能以在延后预设延时时间之后使得自身的输出从所述第二掉电信号切换回所述第二上电信号；

其中，所述电源电路在所述储能电路输出所述第二上电信号时为所述设备供电、在所述储能电路输出所述第二掉电信号时停止为所述设备供电。

2.根据权利要求1所述的掉电时间延长电路，其特征在于，所述储能电路包括第一电阻和第一电容，所述第一电阻的第一端连接供电电源VDD，所述第一电阻的第二端连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端接地，所述第一电容的第一端作为所述储能电路的输出端。

3.根据权利要求2所述的掉电时间延长电路，其特征在于，所述放电电路包括开关管，所述开关管的输入端连接所述第一电容的第一端，所述开关管的输出端接地。

4.根据权利要求3所述的掉电时间延长电路，其特征在于，所述开关管为三极管。

5.根据权利要求1所述的掉电时间延长电路，其特征在于，所述掉电时间延长电路还包括连接于所述放电电路和所述控制电路之间的分压限流电路，所述分压限流电路包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻的第一端连接所述控制电路，所述第二电阻的第二端连接所述放电电路，所述第三电阻的第一端连接所述第二电阻的第二端，所述第三电阻的第二端接地。

6.根据权利要求1所述的掉电时间延长电路，其特征在于，所述掉电时间延长电路还包括连接于所述储能电路和所述电源电路之间的用于限流的第四电阻，所述第四电阻的第一端连接所述储能电路，所述第四电阻的第二端连接所述电源电路。

7.根据权利要求6所述的掉电时间延长电路，其特征在于，所述掉电时间延长电路还包括连接于所述第四电阻的第二端和所述电源电路之间的输出电路，所述输出电路用于通过阻抗转换提升所述第四电阻的第二端的驱动能力。

8.根据权利要求7所述的掉电时间延长电路，其特征在于，所述输出电路包括驱动器。

9.一种电源控制电路，包括控制电路，其特征在于，所述电源控制电路还包括如权利要求1-8任一项所述的掉电时间延长电路。

10.根据权利要求9所述的电源控制电路，其特征在于，所述控制电路为看门狗电路。