CN214429312U - 一种基于锂电池的机顶盒硬盘保护装置 - Google Patents

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喻呈东
王勇
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Abstract

本实用新型提供了一种基于锂电池的机顶盒硬盘保护装置，用于连接用电单元，给用电单元提供电压；包括主电源、备用电源和切换电路，所述主电源和备用电源分别与切换电路的输入端连接，所述切换电路的输出端与用电单元连接；所述备用电源包括充电管理模块、锂电池充电模块、锂电池组，所述主电源通过锂电池充电模块连接至所述锂电池组，所述锂电池组通过所述切换电路连接至用电单元；所述充电管理模块分别连接所述锂电池充电模块以及锂电池组；用于降低机顶盒的成本，增加锂电池的寿命。

Description

一种基于锂电池的机顶盒硬盘保护装置
【技术领域】
本实用新型涉及一种基于锂电池的机顶盒硬盘保护装置。
【背景技术】
机顶盒中经常具有大容量硬盘(比如带3.5寸机械硬盘)，在实际使用中，由于使用习惯及用户并非设备的拥有者，机顶盒的关机通常不合规范。很多时候用户不是按规范流程进行关机，而是直接关闭机顶盒电源。按照正常的规范，需要关机时必须经过软件流程关机，但实际常常是直接断开适配器220V电源(插排开关或总闸开关直接关闭)，这就会出现硬盘正在写数据时突然断电，轻微可能导致数据错误，导致文件需要修复；严重时会导致硬盘损坏。
由于每次机顶盒开机需要读取资源列表(歌库信息等)等信息，一旦硬盘由于异常关机导致数据错误，会使设备工作异常，或启动时间增加。
由于3.5寸硬盘需要12V电源供电，且电流较大，一般的储能方法，无法实现12V的直接稳定输出。如使用锂电池，电池单节充满电电压4.2V(或4.1V)，若用3节充满后，电压为12.6V(或12.3V)，这个电压超过了标准适配器的额定电压，会导致电源无法合理切换，一直使用锂电池，导致锂电池使用寿命减短；而若采用2节锂电池，其充满电后的电压为8.4V(或8.2V)，电压不满足硬盘的工作电压，无法正常工作。因此，不管哪种情况，都将增加额外的转换电路改变电压，这就必然导致成本增加。
【实用新型内容】
本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种基于锂电池的机顶盒硬盘保护装置，降低了机顶盒的成本。
本实用新型是这样实现的：一种基于锂电池的机顶盒硬盘保护装置，用于连接用电单元，给用电单元提供电压；包括主电源、备用电源和切换电路，所述主电源和备用电源分别与切换电路的输入端连接，所述切换电路的输出端与用电单元连接；
所述备用电源包括充电管理模块、锂电池充电模块、锂电池组，所述主电源通过锂电池充电模块连接至所述锂电池组，所述锂电池组通过所述切换电路连接至用电单元；
所述充电管理模块分别连接所述锂电池充电模块以及锂电池组。
进一步地，所述锂电池充电模块包括一充电IC，所述充电IC的输入端连接接所述主电源，所述充电IC的输出端连接锂电池组，所述充电IC还连接所述充电管理模块。
进一步地，所述锂电池组的输出电压为11.1V-11.9V。
进一步地，所述充电管理模块为MCU。
进一步地，所述锂电池组为三节锂电池串联组成。
进一步地，所述一节锂电池的电压为4.2V。
进一步地，所述主电源包括适配器，所述适配器一端连接220V电压，另一端连接切换电路。
进一步地，所述用电单元包括机顶盒硬盘和机顶盒主板。
本实用新型的优点在于：本实用新型的一种基于锂电池的机顶盒硬盘保护装置，减少了电压转换电路，减少不必要成本，也实现备用电源直接放电，提高备用电源的利用效率。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1是一种基于锂电池的机顶盒硬盘保护装置的示意图。
【具体实施方式】
本实用新型实施例通过提供一种基于锂电池的机顶盒硬盘保护装置，解决了现有技术中需要采用电压转换电路，导致成本高的技术问题，实现了不采用电压转换电路，降低成本的技术效果。
本实用新型实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：
在不改变现有常用电池充电方案的前提下，电路增加锂电池组充电电压检测，将锂电池组充电电压最高设定在合理的范围，当电池电压大于Vmax(比如11.4V)时，关闭锂电池组充电模块(锂电池组充电电路停止工作)，而当锂电池组电压低于下限值Vmin(比如11.3V)，打开锂电池组充电模块(锂电池组充电电路开始工作),这样，保持锂电池组电压在合理范围。硬盘供电电压正常是12V，但供电电压是一个范围，最低需要11.1V就可以保证硬盘的稳定工作，而我们正是利用这个最低电压来避免使用电压转换电路。当主电源断电后，切换到锂电池组供电时，电压可以稳定在11.1V以上，满足硬盘工作电压要求。由于考虑到电路中存在其他损耗，控制所述锂电池组的输出电压在11.1V-11.9V，优选的，所以锂电池组的输出电压为11.3-11.4V，从而避免锂电池组输出电压低于11.1V。为了更好地理解上述技术方案，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。
如图1所示，基于锂电池的机顶盒硬盘保护装置包括：主电源、锂电池充电模块、锂电池组、切换电路、充电管理模块及用电单元；主电源通过所述切换电路连接至用电单元，用于给系统供电；所述主电源包括适配器，所述适配器一端连接220V电压，另一端连接切换电路。主电源通过锂电池充电模块连接至所述锂电池组，所述锂电池组通过所述切换电路连接至用电单元，充电管理模块分别连接所述锂电池充电模块以及锂电池组；充电管理模块为一MCU，用于进行控制，通过MCU的ADC实现对锂电池组电压的模数转换(此为纯硬件的方式实现)；并连接至机顶盒的CPU，进行数据交互；充电管理模块主要用于打开或关闭充电IC及检测锂电池组电压值；主电源：为适配器输入，一般为12V，可以直接给硬盘供电(硬盘通常需要12V和5V两种电压)。
锂电池充电模块：主要包括一颗锂电池充电IC，该充电IC带使能控制(若没有，可以在输入端增加开关)，可以受MCU控制，打开或关闭锂电池充电。
锂电池组：包含三个串联的锂电池，可以选择最大电压为4.2V的锂电池。因此，锂电池组的最大电压为12.6V。锂电池组的容量可根据负载定制。对锂电池组的选型必须满足锂电池单次放电，即电压从11.3V下降到11.1V时的电能，足够为用电单元执行一次硬盘保护动作，且有冗余。其中，锂电池组的电压下降起始值和终止值可以根据实际情况设定，但需要满足用电单元包括硬盘在内的各个模块供电电压。
切换电路：本实用新型中采用自动切换电路，根据硬盘的12V供电范围，最低供电电压必须大于11.1V。所述备用电源的电压范围控制在11.3V到11.4V，而适配器的电压范围为11.4V到12.4V。两路电源优先自动选择电压高的主电源作为硬盘的电源。当主电源存在时，由于主电源电压高于备用电源，此时主电源作为用电单元包括硬盘在内的各个模块的供电电源；当主电源掉电时，主电源电压低于备用电源，此时备用电源(锂电池组)作为用电单元包括硬盘在内的各个模块的供电电源。采用自动切换电路，电路设计简单，且切换瞬间压降小。当然，切换电路也可以用IC实现，但对锂电池的充电电压范围同样需要满足硬盘供电的电压范围，否则在锂电池组与切换电路之间，必须增加电压转换电路。
用电单元：所述用电单元包括机顶盒硬盘和机顶盒主板。
本实用新型装置的工作原理为：
当主电源存在时，充电管理模块通过实时监测锂电池组的电压，控制锂电池组的电压在11.3V到11.4V之间。当锂电池组电压低于11.3V时，打开锂电池充电模块给锂电池组充电；当锂电池组电压等于或大于11.4V时，关闭锂电池充电模块。
同时，由于切换电路可将电压值高的电路优先为用电单元进行供电。当主电源存在时，主电源电压高于备用电源的电压，主电源通过切换电路，直接为用电单元包括硬盘在内的各个模块供电。
当主电源掉电时，根据切换电路自动切换到备用电源，锂电池组放电，为用电单元包括硬盘在内的各个模块供电。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (8)

1.一种基于锂电池的机顶盒硬盘保护装置，用于连接用电单元，给用电单元提供电压；其特征在于：包括主电源、备用电源和切换电路，所述主电源和备用电源分别与切换电路的输入端连接，所述切换电路的输出端与用电单元连接；
所述备用电源包括充电管理模块、锂电池充电模块、锂电池组，所述主电源通过锂电池充电模块连接至所述锂电池组，所述锂电池组通过所述切换电路连接至用电单元；
所述充电管理模块分别连接所述锂电池充电模块以及锂电池组。
2.如权利要求1所述的一种基于锂电池的机顶盒硬盘保护装置，其特征在于：所述锂电池充电模块包括一充电IC，所述充电IC的输入端连接接所述主电源，所述充电IC的输出端连接锂电池组，所述充电IC还连接所述充电管理模块。
3.如权利要求1所述的一种基于锂电池的机顶盒硬盘保护装置，其特征在于：所述锂电池组的输出电压为11.1V-11.9V。
4.如权利要求1所述的一种基于锂电池的机顶盒硬盘保护装置，其特征在于：所述充电管理模块为MCU。
5.如权利要求1所述的一种基于锂电池的机顶盒硬盘保护装置，其特征在于：所述锂电池组为三节锂电池串联组成。
6.如权利要求5所述的一种基于锂电池的机顶盒硬盘保护装置，其特征在于：一节锂电池的电压为4.2V。
7.如权利要求1所述的一种基于锂电池的机顶盒硬盘保护装置，其特征在于：所述主电源包括适配器，所述适配器一端连接220V电压，另一端连接切换电路。
8.如权利要求1所述的一种基于锂电池的机顶盒硬盘保护装置，其特征在于：所述用电单元包括机顶盒硬盘和机顶盒主板。
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