CN214900195U - 一种掉电自动给电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种掉电自动给电电路，该电路包括有电源转换电路、感应开关、维流电容、以及第一有极电容；本申请提供的电路以外部负载的接入或工作情况为启动基准，在外部负载并未接入或不工作的情况下，仅以维流电容连接外部市电与电源转换电路，将电路中存续的微弱电流以电量的形式存储在储能电容中，全电路处于休眠状态，不对外输出；而在外部负载接入或开始工作的瞬间，储能电容放电，驱动开关管导通，将外部市电正常接入，全电路被唤醒，开始稳定对外输出，带动外部负载正常工作，整个工作过程响应迅速，极大程度地降低了待机时间内的能源消耗，也极大地延长了整个装置的使用寿命。

Description

一种掉电自动给电电路

技术领域

本实用新型属于电源技术领域，特别涉及一种自动给电电路。

背景技术

计算机、电动汽车充电桩、门禁开关、报警器等装置，由于其特殊的使用场景，往往需要在较长一段时间内闲置、某一时刻随机触发后恢复使用，这就要求其对应的电路具有休眠待机、掉电唤醒的功能。

为保证在用户需要恢复使用的时候装置能迅速响应，现有技术中提供的上述装置的电路往往需要时刻供应电源并不间断开放触发检测端口。以专利授权公告号为“CN211785759U”的中国专利申请文件为例，在该专利申请文件中公开了一种具有上电掉电提醒功能的物联监测终端，其中即清楚记载：该监测终端包括有主电源模块、无线模块和检测模块；主电源模块用于将远程终端设备电源的输出电压转换为能够为无线模块和检测模供电的供电电压，并为无线模块和检测模供电；无线模块包括无线模块电源组件和无线模块发送组件；检测模块包括检测模块检测电路、检测模块供电电路和中央处理器；所述检测模块检测电路用于检测主电源模块的输出电压是否为零。由此可以清楚得知，该物联监测终端为实现其掉电提醒的功能，其主电源模块将始终保持工作，源源不断地向检测模块提供电源供应，维持检测模块长时间工作，并同时保持无线模块与外界的通讯联系，由此才能实现在线实时监测远程终端设备电源上电掉电信息、并在远程终端设备掉电时紧急示警的功能。

可以看出，上述专利申请文件中公开的技术方案，在其工作周期中需要全时段电源供应，不仅造成大量的能源浪费，还将大幅缩短装置的使用寿命，不利于装置长时间使用。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种给电电路，该电路通过维流电容以及储能电容的配合，以外部负载的接入情况或工作情况为节点，在外部负载未接入或接入但不工作时，全电路保持极低能耗的掉电休眠状态，而仅在外部负载接入并启用时，储能电容放电对全电路自动上电，将全电路从休眠状态下唤醒。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种掉电自动给电电路，该电路包括有：

用于将外部市电转换成为与外部负载相匹配的电源转换电路；

用于感应外部负载的接入情况，并进一步根据外部负载的接入情况对应通断的感应开关；

维流电容；

以及第一有极电容；

外部市电接入维流电容的其中一端，维流电容的另一端与电源转换电路连接，电源转换电路具有两个输出端，第一有极电容的两极分别连接电源转换电路的两个输出端，从第一有极电容的两极间获取得到与外部负载相匹配的供电电压源；

感应开关的其中一个开关端连接外部市电与维流电容的公共端，感应开关的另一个开关端连接维流电容与电源转换电路的公共端；感应开关的控制端与外部负载交互；

当外部负载接入时，感应开关的两个开关端接合，反之断开。

进一步地，电源转换电路包括有整流IC、滤波电容、第一二极管以及变压器；

整流IC的具体型号为MB10S，整流IC的其中一个输入引脚连接外部市电的零线，其另一个输入引脚连接感应开关的其中一个开关端，整流IC的两个输出端连接滤波电容的两端；滤波电容的其中一端还接地，其另一端接入变压器的原边的其中一端，变压器原边的另一端连接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极连接滤波电容与变压器的公共端，变压器的副边的其中一端与第一有极电容的负极板连接，且变压器副边与第一有极电容的公共端接地。

进一步地，电源转换电路还包括有原边反馈控制IC以及副边同步整流IC；

原边反馈控制IC的具体型号为LP3783，且原边反馈控制IC的C引脚连接变压器与第一二极管的公共端；LP3783作为一款恒压、恒流控制的原边反馈控制IC，具有良好的动态响应与驱动性能，能驱动变压器原边对其副边进行可靠的输出电流补偿，保证变压器副边稳定输出。

副边同步整流IC的具体型号为LP3520，副边同步整流IC的AE脚与变压器副边的其中一端连接，其D引脚连接第一有极电容的正极板连接；作为一款高性能的副边同步整流IC，LP3520集成同步整流MOS，具有高效、可靠、稳定的副边整流性能，应用在本申请提供的隔离型变压器副边处，可保证在变压器原边控制系统恒流和恒压工作状态下，对变压器副边输出的变压结果做出同步整流，输出稳定可靠的直流源。

进一步地，该电路还包括有负载连接电路；

负载连接电路包括有第二二极管和第三二极管；

第二二极管的阳极连接副边同步整流IC与第一有极电容的公共端，第二二极管的阴极连接第三二极管的阳极，第三二极管的阴极处引出供电端，向外部负载开放接通。

进一步地，感应开关包括有光耦合器、第四二极管以及开关管；

光耦合器中发光器的阳极连接副边同步整流IC与第一有极电容的公共端，光耦合器中发光器的阴极连接第四二极管的阳极，第四二极管的阴极连接第三二极管的阴极；

光耦合器中光敏器的其中一端连接开关管的控制极；

外部市电的火线与维流电容的其中一端连接，开关管的其中一个开关极连接外部市电与维流电容的公共端，开关管的另一个开关极连接维流电容以及整流IC的公共端。

进一步地，开关管为可控硅、三极管、MOS管以及晶闸管中一种或多种组合。以可控硅、三极管、MOS管以及晶闸管中一种或多种组合的形式作为感应开关中的开关管，一方面可以有效控制通断，另一方面可更好地利用上述器件响应快、通断迅速的优点，应用到具体的外部市电接入的火线的通断场景下时，还可以有效避免现有技术中机械开关的开关拉弧、开关火花等缺陷。

在第三二极管的阴极处引出供电端，向外部负载开放接通，当外部负载并未接入或原接入的外部负载并未启用时，则该供电端呈断开现悬空的状态，第二二极管以及第三二极管不导通，对应的光耦合器中的发光器也将熄灭，光耦合器中的光敏器断开，对应开关管截止。

在此种状态下，外部市电的输入火线无法通过开关管接入整流器，仅由维流电容连通外部市电与整流器，外部市电经维流电容、整流IC、变压器以及副边同步整流IC后，仅能在副边同步整流IC与储能电容的公共端处产生微弱电流，该微弱电流无法驱动光耦合器中的发光器，仅能以电量的形式存储在储能电容中，全电路处于休眠状态，仅电能转换电路以极低能耗的状态工作，最大程度上节省了能量损耗。

而如第三二极管的阴极处引出的供电端接入外部负载或原接入的外部负载开始启用，则此时负载连接电路与外部负载之间形成通路，则储能电容放电，原先存储在储能电容中的电量释出，驱动光耦合器中的发光器点亮，光耦合器中的光敏器对应输出控制电平，控制开关管导通，此时全电路被唤醒，外部市电的接入火线将通过开关管的两开关极正常接入整流IC，整个电源转换电路此时得以正常接入，外部市电经整流IC的整流变换、滤波电容的滤波变化，变压器的隔离变压变换以及副边同步整流IC的同步整流变换、第二二极管以及第三二极管之间的传递后，将在第三二极管的阴极处稳定输出与外部负载相匹配的电压源，稳定供应外部负载工作。

综上，本申请提供的电路以外部负载的接入或工作情况为启动基准，在外部负载并未接入或不工作的情况下，仅以维流电容连接外部市电与电源转换电路，将电路中存续的微弱电流以电量的形式存储在储能电容中，全电路处于休眠状态，不对外输出；而在外部负载接入或开始工作的瞬间，储能电容放电，驱动开关管导通，将外部市电正常接入，全电路被唤醒，开始稳定对外输出，带动外部负载正常工作，整个工作过程响应迅速，极大程度地降低了待机时间内的能源消耗，也极大地延长了整个装置的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型所提供的掉电自动给电电路的电路原理图。

图2是具体实施方式中将本申请提供的掉电自动给电电路应用于手机充电器，以USB充电形式对的外部手机进行充电的电路原理图。

图3是图2的第一局部放大图。

图4是图2的第二局部放大图。

图5是图2的第三局部放大图。

图6是图2的第四局部放大图。

图7是图2的第五局部放大图。

图8是图2的第六局部放大图。

图9是图2的第七局部放大图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

请参阅图2-9。

在本具体实施方式中提供一种以USB充电形式对手机进行充电的自动给电电路，该电路包括有：

用于将外部市电转换成为与外部负载相匹配的电源转换电路；

用于感应手机的接入情况，并进一步根据手机的接入情况对应通断的感应开关；

维流电容C5；

用于对整个充电过程进行监控的主控电路；

以及第一有极电容E2；

外部市电接入维流电容C5的其中一端，维流电容C5的另一端与电源转换电路连接，电源转换电路具有两个输出端，第一有极电容E2的两极分别连接电源转换电路的两个输出端，从第一有极电容E2的两极间获取得到与手机相匹配的供电电压源；

感应开关的其中一个开关端连接外部市电与维流电容C5的公共端，感应开关的另一个开关端连接维流电容C5与电源转换电路的公共端；感应开关的控制端与手机交互；

当手机接入时，感应开关的两个开关端接合，反之断开。

进一步地，在本具体实施方式中，电源转换电路包括有整流IC U1、滤波电容E1、第一二极管D1以及变压器T3；

整流IC U1的具体型号为MB10S，整流IC U1的其中一个输入引脚连接外部市电的零线，其另一个输入引脚连接感应开关的其中一个开关端，整流IC U1 的两个输出端连接滤波电容E1的两端；滤波电容E1的其中一端还接地，其另一端接入变压器T3的原边的其中一端，变压器T3原边的另一端连接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极连接滤波电容E1与变压器T3的公共端，变压器T3的副边的其中一端与第一有极电容E2的负极板连接，且变压器T3 副边与第一有极电容E2的公共端接地。

进一步地，在本具体实施方式中，电源转换电路还包括有原边反馈控制IC U4以及副边同步整流IC U2；

原边反馈控制IC U4的具体型号为LP3783，且原边反馈控制IC U4的C引脚连接变压器T3与第一二极管D1的公共端；

副边同步整流IC U2的具体型号为LP3520，副边同步整流IC U2的AE脚与变压器T3副边的其中一端连接，其D引脚连接第一有极电容E2的正极板连接；

进一步地，在本具体实施方式中，该电路还包括有负载连接电路；

负载连接电路包括有第二二极管D3和第三二极管D4；

第二二极管D3的阳极连接副边同步整流IC U2与第一有极电容E2的公共端，第二二极管D3的阴极连接第三二极管D4的阳极，第三二极管D4的阴极处引出供电端，向手机开放接通。

进一步地，在本具体实施方式中，感应开关包括有光耦合器U3、第四二极管D5以及开关管Q1；

光耦合器U3中发光器的阳极连接副边同步整流IC U2与第一有极电容E2 的公共端，光耦合器U3中发光器的阴极连接第四二极管D5的阳极，第四二极管D5的阴极连接第三二极管D4的阴极；

光耦合器U3中光敏器的其中一端连接开关管Q1的控制极；

外部市电的火线与维流电容C5的其中一端连接，开关管Q1的其中一个开关极连接外部市电与维流电容C5的公共端，开关管Q1的另一个开关极连接维流电容C5以及整流ICU1的公共端。

进一步地，在本具体实施方式中，开关管Q1为可控硅。

进一步地，在本具体实施方式中，主控电路包括有主控芯片U8、负载接口 J1、电流检测单元、单通道切换IC U7以及电压检测单元；

主控芯片U8的具体型号为SC92F7250，单通道切换IC U7的具体型号为 SGM3157；主控芯片U8通过单通道切换IC U7的IN引脚与其连接。

负载接口J1对应USB充电形式设置接口引脚，该负载接口J1接入外部手机的连接确认信号CC1以及充电端口电压信号OUT_5V，接入的连接确认信号 CC1接入单通道切换ICU7的COM引脚中，单通道切换IC U7中的NC引脚接地，其NO引脚与主控芯片U8连接。

电流检测单元包括有电流感应放大IC U5以及第一电阻R16，电流感应放大IC U5的具体型号为INA180A3IDBVT；该第一电阻R16的其中一端与负载接口J1连接，负载接口J1中接入的充电端口电压信号OUT_5V接入第一电阻 R16此端，第一电阻R16的另一端连接第三二极管D4的阴极，而对应的，第一电阻R16的两端还分别接入电流感应放大IC U5的两个输入引脚；电流感应放大IC U5的输出引脚与主控芯片U8连接。

电压检测单元包括有第五二极管D100、第二电阻R100以及第三电阻R200；第五二极管D100的阳极连接变压器T3副边与副边同步整流IC U2的公共端，第五二极管D100的阴极连接第二电阻R100的其中一端，第二电阻R100的另一端连接第三电阻R200的其中一端，第三电阻R200的另一端接地；第三电阻 R200与第四电阻的公共端接入主控芯片U8。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种掉电自动给电电路，其特征在于，该电路包括有：

用于将外部市电转换成为与外部负载相匹配的电源转换电路；

用于感应外部负载的接入情况，并进一步根据外部负载的接入情况对应通断的感应开关；

维流电容；

以及第一有极电容；

外部市电接入所述维流电容的其中一端，所述维流电容的另一端与所述电源转换电路连接，所述电源转换电路具有两个输出端，所述第一有极电容的两极分别连接所述电源转换电路的两个输出端，从所述第一有极电容的两极间获取得到与外部负载相匹配的供电电压源；

所述感应开关的其中一个开关端连接外部市电与所述维流电容的公共端，所述感应开关的另一个开关端连接所述维流电容与所述电源转换电路的公共端；所述感应开关的控制端与外部负载交互；

当外部负载接入时，所述感应开关的两个开关端接合，反之断开。

2.如权利要求1所述的掉电自动给电电路，其特征在于，所述电源转换电路包括有整流IC、滤波电容、第一二极管以及变压器；

所述整流IC的具体型号为MB10S，所述整流IC的其中一个输入引脚连接外部市电的零线，其另一个输入引脚连接所述感应开关的其中一个开关端，所述整流IC的两个输出端连接所述滤波电容的两端；所述滤波电容的其中一端还接地，其另一端接入所述变压器的原边的其中一端，所述变压器原边的另一端连接所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极连接所述滤波电容与所述变压器的公共端，所述变压器的副边的其中一端与所述第一有极电容的负极板连接，且所述变压器副边与所述第一有极电容的公共端接地。

3.如权利要求2所述的掉电自动给电电路，其特征在于，所述电源转换电路还包括有原边反馈控制IC以及副边同步整流IC；

所述原边反馈控制IC的具体型号为LP3783，且所述原边反馈控制IC的C引脚连接所述变压器与第一二极管的公共端；

所述副边同步整流IC的具体型号为LP3520，所述副边同步整流IC的AE脚与所述变压器副边的其中一端连接，其D引脚连接所述第一有极电容的正极板连接。

4.如权利要求3所述的掉电自动给电电路，其特征在于，该电路还包括有负载连接电路；

所述负载连接电路包括有第二二极管和第三二极管；

所述第二二极管的阳极连接所述副边同步整流IC与所述第一有极电容的公共端，所述第二二极管的阴极连接所述第三二极管的阳极，所述第三二极管的阴极处引出供电端，向外部负载开放接通。

5.如权利要求4所述的掉电自动给电电路，其特征在于，所述感应开关包括有光耦合器、第四二极管以及开关管；

所述光耦合器中发光器的阳极连接所述副边同步整流IC与所述第一有极电容的公共端，所述光耦合器中发光器的阴极连接所述第四二极管的阳极，所述第四二极管的阴极连接所述第三二极管的阴极；

所述光耦合器中光敏器的其中一端连接所述开关管的控制极；

外部市电的火线与所述维流电容的其中一端连接，所述开关管的其中一个开关极连接外部市电与所述维流电容的公共端，所述开关管的另一个开关极连接所述维流电容以及所述整流IC的公共端。

6.如权利要求5所述的掉电自动给电电路，其特征在于，所述开关管为可控硅、三极管、MOS管以及场效应管中一种或多种组合。

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