CN217406238U - 掉电保持电路、电源电路及用电设备 - Google Patents

掉电保持电路、电源电路及用电设备 Download PDF

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Abstract

本申请涉及电子电路领域,尤其涉及掉电保持电路、电源电路及用电设备,其中,掉电保持电路包括电压变换单元、储能单元、第一开关单元和第二开关单元,电压变换单元将电源电压进行稳压后通过第一开关电路输出给储能单元充电以及输出给用电电路供电,在电源掉电时,储能单元通过第二开关单元给用电电路供电。本申请实施例采用开关电路代替传统技术方案中的二极管,有利于提高用电电路工作电压的稳定性,并且储能单元的充电速度更快,电路功耗更低。

Description

掉电保持电路、电源电路及用电设备
技术领域
本申请涉及电子电路技术领域,尤其涉及掉电保持电路、电源电路及用电设备。
背景技术
电源电路具有掉电保持电路,当系统检测到掉电后保持后级电路继续工作一段时间,现有技术中的掉电保持电路一般采用超级电容,稳压芯片输出的供电电压给后级电路供电并且通过二极管给超级电容充电,系统掉电时,通过超级电容释放其存储的能量给后级电路供电,二极管可以防止超级电容的电压倒灌。
由于二极管的压降,会导致达到超级电容的电压或者后级电路的电压降低,从而造成后级电路比如微处理器的工作电压不稳定。
实用新型内容
有鉴于此,本申请实施例提供了掉电保持电路、电源电路及用电设备,旨在解决传统技方案中的掉电保持电路采用二极管造成后级电路的工作电压不稳定的问题。
本申请实施例的第一方面提供了一种掉电保持电路,包括:电压变换单元、储能单元、第一开关单元和第二开关单元;
所述电压变换单元,与供电电源连接,用于将所述供电电源输入的电源电压进行电压变换后输出供电电压;
所述第一开关单元,与所述电压变换单元、所述供电电源、所述储能单元和用电电路分别相连接,所述第一开关单元用于在所述供电电源正常供电时导通,以将所述供电电压输出给用电电路以及所述储能单元,还用于在所述供电电源掉电时关断;
所述第二开关单元,与所述储能单元、所述供电电源和所述用电电路分别相连接,用于在所述供电电源正常供电时断开所述储能单元和所述用电电路之间的连接,还用于在所述供电电源掉电时导通所述储能单元和所述用电电路之间的连接;
所述储能单元,用于接收所述供电电压进行储能,还用于释放能量给所述用电电路供电。
在其中一个实施例中,所述电压变换单元括低压差线性稳压器,所述低压差线性稳压器的输入端与所述供电电源连接,所述线性稳压器的输出端输出所述供电电压。
在其中一个实施例中,所述第一开关单元包括第一开关管、第二开关管、第一电阻、第二电阻和第三电阻;
所述第一开关管的控制端通过所述第一电阻与所述供电电源连接,所述第一开关管的第一导通端接地,所述第二电阻连接于所述第一开关管的控制端和第一导通端之间;
所述第二开关管的控制端通过所述第三电阻与所述第一开关管的第二导通端连接,所述第二开关管的第一导通端与所述电压变换单元的输出端连接,所述第二开关管的第二导通端分别与所述储能单元、所述用电电路相连接。
在其中一个实施例中,所述第一开关管为NMOS管,所述第二开关管为 PNP型三极管。
在其中一个实施例中,所述第二开关单元包括第三开关管、第四电阻和第五电阻;
所述第三开关管的控制端通过所述第四电阻与所述供电电源连接,所述第三开关管的控制端还通过所述第五电阻接地,所述第三开关管的第一导通端与所述储能单元连接,所述第三开关管的第二导通端与所述用电电路连接。
在其中一个实施例中,所述第三开关管为PNP型三极管。
在其中一个实施例中,所述电压变换单元还包括第一滤波电容和第二滤波电容;
所述第一滤波电容的第一端与所述线性稳压器的输入端连接,所述第一滤波电容的第二端接地,所述第二滤波电容的第一端与所述线性稳压器的输出端连接,所述第二滤波电容的第二端接地。
在其中一个实施例中,所述储能单元包括超级电容、第六电阻和第三滤波电容;
所述超级电容的第一端与所述第六电阻的第一端、所述第三滤波电容的第一端连接且连接所述第二开关单元,所述超级电容的第二端与所述第三滤波电容的第二端连接且接地,所述第六电阻的第二端与所述第一开关单元连接。
本申请实施例的第二方面提供了一种电源电路,包括上述任一实施例中的掉电保持电路。
本申请实施例的第三方面提供了一种用电设备,包括用电电路,还包括上述实施例第二方面提供的电源电路。
本申请实施例中的掉电保持电路电压变换单元将供电电源输入的电源电压进行稳压后通过第一开关电路输出给储能单元充电以及输出给用电电路供电,在供电电源掉电时,储能单元通过第二开关单元给用电电路供电。本申请实施例采用开关电路代替传统技术方案中的二极管,有利于提高用电电路工作电压的稳定性,并且储能单元的充电速度更快,电路功耗更低。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,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申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的掉电保持电路的电路示意图;
图2为本申请一实施例提供的掉电保持电路的原理示意图;
图3为本申请一实施例提供的掉电保持电路的电路示意图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请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申请,并不用于限定本申请。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
电源电路具有掉电保持电路,当系统检测到掉电后保持后级电路继续工作一段时间,现有技术中的掉电保持电路一般采用超级电容,如图1所示,稳压芯片U1输出的供电电压通过二极管D1后给后级电路供电并且给超级电容C5 充电,二极管D2能以防止稳压芯片U1通过二极管D1输出的供电电压倒灌给超级电容C5充电,系统提供的5V电压掉电时,通过超级电容C5释放其存储的能量给后级电路供电,二极管D1可以防止超级电容C5的电压倒灌。由于二极管D1和D2的压降,会导致达到超级电容C5的电压或者后级电路的电压降低,从而造成后级电路比如微处理器的工作电压不稳定。
为了解决传统掉电保持电路采用二极管造成后级电路的工作电压不稳定的问题,请参阅图2,本申请实施例的第一方面提供了掉电保持电路10,掉电保持电路10包括电压变换单元100、第一开关单元200、储能单元300和第二开关单元400。电压变换单元100与供电电源VCC连接,用于将供电电源VCC 输入的电源电压进行电压变换后输出供电电压,这里的电压变换单元100可对供电电源VCC输入的电源电压进行升压、降压或者稳压。
第一开关单元200与电压变换单元100、供电电源VCC、储能单元300和用电电路20分别相连接,第一开关单元200用于在供电电源VCC正常供电时导通,以将供电电压输出给用电电路20以及储能单元300,这里用电电路20 比如是负载电路,第一开关单元200还用于在供电电源VCC掉电时关断。
第二开关单元400与储能单元300、供电电源VCC和用电电路20分别相连接,第二开关单元400用于在供电电源VCC正常供电时断开储能单元300 和用电电路20之间的连接,第二开关单元400还用于在供电电源VCC掉电时导通储能单元300和用电电路20之间的连接。
储能单元300用于接收供电电压并进行储能,还用于释放能量给用电电路 20供电,储能单元300能在供电电源VCC掉电后维持用电电路20工作一段时间,防止用电电路20出现因突然断电导致的电路损坏或者数据丢失等问题。
本申请实施例第一方面提供的掉电保持电路10将供电电源VCC输入的电源电压进行电压变换后,通过第一开关单元200输出供电电压给储能单元300 充电以及输出供电电压给用电电路20供电,在供电电源VCC掉电时,储能单元300通过第二开关单元400给用电电路20供电,采用开关电路代替传统技术方案中的二极管,有利于提高用电电路20工作电压的稳定性,并且储能单元 300的充电速度更快,电路功耗更低。
请参阅图3所示,在一个实施例中,电压变换单元100包括低压差线性稳压器(lowdropout regulator,LDO)110,低压差线性稳压器110的输入端与供电电源VCC连接,输出端用于输出供电电压,低压差线性稳压器110适用于输入电压和输出电压接近的稳压场景,效率高噪声低。在一实施例中,供电电源 VCC的电压为5V,经过低压差线性稳压器110稳压后输出的供电电压为3.3V。
请参阅图3所示,在一实施例中,第一开关单元200包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。第一开关管Q1 的控制端通过第一电阻R1与供电电源VCC连接,第一开关管Q1的第一导通端接地,第二电阻R2连接于第一开关管Q1的控制端和第一导通端之间。第二开关管Q2的控制端通过第三电阻R3与第一开关管Q1的第二导通端连接,第二开关管Q2的第一导通端与电压变换单元100的输出端连接,第二开关管Q2 的第二导通端分别与储能单元300、用电电路20相连接。用第一开关单元200 代替传统的二极管,开关管的压降更小,电路损耗更低。
请参阅图3所示,在一实施例中,第一开关管Q1为N沟道增强型场效应管(NMOS),第二开关管Q2为PNP型三极管。其中,第一开关管Q1的控制端对应NMOS管的栅极,第一开关管Q1的第一导通端对应NMOS管的漏极,第一开关管Q1的第二导通端对应NMOS管的源极。第二开关管Q2的控制端对应PNP三级管的基极,第二开关管Q2的第一导通端对应PNP三级管的发射极,第二开关管Q2的第二导通端对应PNP三级管的集电极。
请参阅图3所示,在一实施例中,第二开关单元400包括第三开关管Q3、第四电阻R4和第五电阻R5。第三开关管Q3的控制端通过第四电阻R4与供电电源VCC连接,第三开关管Q3的控制端还通过第五电阻R5接地,第三开关管Q3的第一导通端与储能单元300连接,第三开关管Q3的第二导通端与用电电路20连接,用第二开关单元400代替传统的二极管,开关管的压降更小,电路损耗更低。
请参阅图3所示,在一实施例中,第三开关管Q3为PNP型三极管,其中,第三开关管Q3的控制端对应PNP型三极管的基极,第三开关管Q3的第一导通端对应PNP型三极管的发射极,第三开关管Q3的第二导通端对应PNP型三级管的集电极。
请参阅图3所示,在一实施例中,电压变换单元100还包括第一滤波电容 C1和第二滤波电容C2,第一滤波电容C1的第一端与低压差线性稳压器110 的输入端连接,第一滤波电容C1的第二端接地,第二滤波电容C2的第一端与低压差线性稳压器110的输出端连接,第二滤波电容C2的第二端接地,第一滤波电容C1用于对低压差线性稳压器110输入的电压进行滤波,第二滤波电容C2用于对低压差线性稳压器110输出的供电电压滤波,提高电路稳定性。在一些实施例中,低压差线性稳压器110输入端和输出端可以有多个滤波电容。
请参阅图3所示,在一实施例中,储能单元300包括超级电容C4、第六电阻R6和第三滤波电容C3,超级电容C4的第一端与第六电阻R6的第一端、第三滤波电容C3的第一端连接且连接第二开关单元400,超级电容C4的第二端与第三滤波电容C3的第二端连接且接地,第六电阻R6的第二端与第一开关单元200连接,第六电阻R6为限流电阻,第三滤波电容C3在对超级电容C4充电或者超级电容释放能量时起滤波作用,提高电路稳定性。
为更好的说明本申请实施例的掉电保持电路10的工作原理,下面结合具体电路工作流程说明,请参阅图3,用电电路20为负载MCU,在供电电源VCC 开启正常供电后,供电电源VCC的电源电压经过低压差线性稳压器110稳压后输出供电电压,此时第一开关单元200的第一开关管Q1的栅极为高电平,Q1 导通,导致第二开关管Q2的基极接地,即第二开关管Q2的基极为低电平,因此第二开关管Q2也导通,供电电压开始对负载MCU供电同时对储能单元300 的超级电容C4进行充能,此时供电单元VCC的供电电压经过第二开关单元400 的电阻R4输出到第三开关管Q3的基极的电压为高电平,因此第三开关管Q3 处于截止状态。
当供电电源VCC掉电时,此时第一开关单元200的第一开关管Q1的栅极无电压,因此第一开关管Q1截止,第二开关管Q2也截止。因为供电电源VCC 无电源电压输入,因此第二开关单元400的第三开关管Q3经过电阻R5接地,即第三开关管Q3的基极的电平被拉低,使得第三开关管Q3处于导通状态,储能单元300的超级电容C4释放能量给负载MCU供电,防止负载MCU因为突然掉电导致的数据丢失。
本申请实施例中的掉电保持电路10电压变换单元100将供电电源VCC输入的电源电压进行稳压后通过第一开关单元200输出给储能单元300充电以及输出给用电电路20供电,在供电电源VCC掉电时,储能单元300通过第二开关单元400给用电电路20供电,采用开关电路代替传统技术方案中的二极管,有利于提高用电电路20工作电压的稳定性,并且储能单元300的充电速度更快,电路功耗更低。
本申请实施例的第二方面提供了电源电路,电源电路包括本申请实施例第一方面提供的掉电保持电路。
本申请实施例的第三方面提供了用电设备,包括用电电路,还包括本申请实施例第二方面提供的电源电路。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种掉电保持电路,其特征在于,包括:电压变换单元、储能单元、第一开关单元和第二开关单元;
所述电压变换单元,与供电电源连接,用于将所述供电电源输入的电源电压进行电压变换后输出供电电压;
所述第一开关单元,与所述电压变换单元、所述供电电源、所述储能单元和用电电路分别相连接,所述第一开关单元用于在所述供电电源正常供电时导通,以将所述供电电压输出给用电电路以及所述储能单元,还用于在所述供电电源掉电时关断;
所述第二开关单元,与所述储能单元、所述供电电源和所述用电电路分别相连接,用于在所述供电电源正常供电时断开所述储能单元和所述用电电路之间的连接,还用于在所述供电电源掉电时导通所述储能单元和所述用电电路之间的连接;
所述储能单元,用于接收所述供电电压进行储能,还用于释放能量给所述用电电路供电。
2.如权利要求1所述的掉电保持电路,其特征在于,所述电压变换单元括低压差线性稳压器,所述低压差线性稳压器的输入端与所述供电电源连接,所述线性稳压器的输出端输出所述供电电压。
3.如权利要求1所述的掉电保持电路,其特征在于,所述第一开关单元包括第一开关管、第二开关管、第一电阻、第二电阻和第三电阻;
所述第一开关管的控制端通过所述第一电阻与所述供电电源连接,所述第一开关管的第一导通端接地,所述第二电阻连接于所述第一开关管的控制端和第一导通端之间;
所述第二开关管的控制端通过所述第三电阻与所述第一开关管的第二导通端连接,所述第二开关管的第一导通端与所述电压变换单元的输出端连接,所述第二开关管的第二导通端分别与所述储能单元、所述用电电路相连接。
4.如权利要求3所述的掉电保持电路,其特征在于,所述第一开关管为NMOS管,所述第二开关管为PNP型三极管。
5.如权利要求1至4任一项所述的掉电保持电路,其特征在于,所述第二开关单元包括第三开关管、第四电阻和第五电阻;
所述第三开关管的控制端通过所述第四电阻与所述供电电源连接,所述第三开关管的控制端还通过所述第五电阻接地,所述第三开关管的第一导通端与所述储能单元连接,所述第三开关管的第二导通端与所述用电电路连接。
6.如权利要求5所述的掉电保持电路,其特征在于,所述第三开关管为PNP型三极管。
7.如权利要求2所述的掉电保持电路,其特征在于,所述电压变换单元还包括第一滤波电容和第二滤波电容;
所述第一滤波电容的第一端与所述线性稳压器的输入端连接,所述第一滤波电容的第二端接地,所述第二滤波电容的第一端与所述线性稳压器的输出端连接,所述第二滤波电容的第二端接地。
8.如权利要求1所述的掉电保持电路,其特征在于,所述储能单元包括超级电容、第六电阻和第三滤波电容;
所述超级电容的第一端与所述第六电阻的第一端、所述第三滤波电容的第一端连接且连接所述第二开关单元,所述超级电容的第二端与所述第三滤波电容的第二端连接且接地,所述第六电阻的第二端与所述第一开关单元连接。
9.一种电源电路,其特征在于,包括如权利要求1-8任一项所述的掉电保持电路。
10.一种用电设备,包括用电电路,其特征在于,还包括上述权利要求9所述的电源电路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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RU221961U1 (ru) * 2023-10-10 2023-12-04 Общество с ограниченной ответственностью "Уралэнергосервис" Универсальный блок питания с накопителем для источника оперативного тока напряжением 110 или 230 в
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