CN218482701U - 一种掉电保持电路和供电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种掉电保持电路，包括：限流电路、储能模块、电压监控模块和切换模块；储能模块的输入端经限流电路与系统主电源的输出端连接，储能模块的输出端经切换模块与系统电路的输入端连接；在储能模块和切换模块之间还包括RTC时钟供电电路；电压监控模块与储能模块和切换模块连接，用于当储能模块的电压低于预设电压值时控制切换模块断开电路。通过提供的掉电保持电路在系统主电源掉电的情况下继续维持系统运行一段时间，从而降低了突然掉电造成系统中各种设备损坏的概率，同时掉电保持电路中的储能模块在电压下降到低于预设电压值时，将剩余的电能供给RTC时钟供电电路，从而长期维持RTC时钟的运行。

Description

一种掉电保持电路和供电电路

技术领域

本实用新型涉及系统电源领域，尤其涉及一种掉电保持电路和供电电路。

背景技术

PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)系统作为一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统，其具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器，可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行，该系统采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。现在工业上使用的可编程逻辑控制器已经相当或接近于一台紧凑型电脑的主机，其在扩展性和可靠性方面的优势使其被广泛应用于目前的各类工业控制领域。

由于其在工业生产中的重要性，而突然断电很容易导致PLC系统出现故障，例如无法及时存储断电时的数据导致数据出错，从而导致生产故障等。因此现在的PLC系统通常会给PLC系统准备一套备用电源，在突然断电时PLC系统可以使用备用电源完成数据的存储和有序关机。但是目前的备用电源设计存在一些不足，例如目前的备用电源，其需要单独配备转换适配器给备用电源进行充电；备用电源与产品独立，还需要单独的UPS(Uninterruptible Power Supply：不间断电源)控制器来维持掉电供电时间；都会占用客户空间资源，降低空间使用率。

因此，提供一种占用空间小的掉电保持电路是目前亟需解决的问题。

实用新型内容

鉴于上述相关技术的不足，本申请的目的在于提供一种掉电保持电路和供电电路，旨在解决当前的备用电源占用空间资源较多的问题。

一种掉电保持电路，所述掉电保持电路包括：限流电路、储能模块、电压监控模块和切换模块；

所述储能模块的输入端经所述限流电路与系统主电源的输出端连接，所述储能模块的输出端经所述切换模块与系统电路的输入端连接；

所述储能模块和所述切换模块之间的电路中还接入有RTC时钟供电电路；

所述电压监控模块与所述储能模块和所述切换模块连接，用于监测所述储能模块的电压值，并在所述储能模块的电压值低于预设电压值时控制所述切换模块断开所述储能模块与所述系统主电源的电路连接。

上述掉电保持电路，通过提供的掉电保持电路在系统主电源掉电的情况下继续维持系统运行一段时间，从而降低了突然掉电造成系统中的设备损坏的概率，同时掉电保持电路中的储能模块在电压下降到低于预设电压值时，通过切换模块控制断开储能模块与系统主电源的电路连接将剩余的电能供给RTC时钟供电电路，从而继续维持RTC时钟的运行。

可选地，所述掉电保持电路还包括：掉电监控电路；

所述掉电监控电路一端与所述系统主电源连接，另一端与所述系统电路连接；所述掉电监控电路用于监测到所述系统主电源掉电时向所述系统电路发送掉电信号。

上述在掉电保持电路中增加掉电监控电路，可以在发生掉电时，及时向系统电路发送掉电信号，让系统电路运行相应的应急程序，以保护电路和系统设备。

基于同样的发明构思，本申请还提供一种供电电路，所述供电电路包括：上述任一项所述的掉电保持电路、系统主电源和系统电路；

所述系统主电源用于给所述掉电保持电路和所述系统电路供电；

所述系统电路同时与所述系统主电源和所述掉电保持电路连接；

所述掉电保持电路在所述系统主电源未掉电时经过所述系统主电源进行充电，并断开与所述系统电路的连接，在所述系统主电源掉电时与所述系统电路连接并进行供电。

上述供电电路，其中设置了上述提供的一种掉电保持电路，该掉电保持电路以及系统电路均由同一个系统主电源进行供电，从而减少掉电保持电路对空间资源的占用，同时当系统主电源断电时，系统电路还可以通过掉电保持电路进行运行，从而保证系统电路的安全；同时掉电保持电路中的储能模块在电压下降到低于预设电压值时，将剩余的电能供给RTC时钟供电电路，从而继续维持RTC时钟的运行。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种掉电保持电路的结构示意图；

图2为另一实用新型实施例提供的另一种掉电保持电路的结构示意图；

图3为另一实用新型实施例提供的另一种掉电保持电路的电路图；

图4为另一实用新型实施例提供的一种供电电路的结构示意图；

图5为另一实用新型实施例提供的另一种供电电路的结构示意图。

附图标记说明：

100-掉电保持电路；110-限流电路；111-保险电路；120-储能模块；130-切换模块；140-电压监控模块；150-RTC时钟供电电路；160-掉电监控电路；200-系统主电源；210-系统主电源；300-系统电路。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请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方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

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

目前的备用电源设计存在一些不足，例如目前的备用电源，其需要单独配备转换适配器给备用电源进行充电；备用电源与产品独立，还需要单独的UPS控制器来维持掉电供电时间；都会占用客户空间资源，降低空间使用率。

基于此，本申请希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。

本实施例提供的一种掉电保持电路，出了可以用于上述提到的PLC系统以外，还可以用于其他的需要电能维持运行的系统，例如服务器主机、家庭电器和常规的办公电脑等。

本实施例提供的一种掉电保持电路，包括：限流电路110、储能模块120、电压监控模块140和切换模块130；所述储能模块120的输入端经所述限流电路110与系统主电源200的输出端连接，所述储能模块120的输出端经所述切换模块130与系统电路300的输入端连接；在所述储能模块120和所述切换模块130之间的电路中还接入有RTC时钟供电电路150；所述电压监控模块140与所述储能模块120和所述切换模块130连接，用于监测所述储能模块120的电压值，并在所述储能模块120的电压低于预设电压值时控制所述切换模块130断开所述储能模块120与所述系统主电源200的电路连接。

具体的电路结构可参见图1，图1为本实施例提供的一种掉电保持电路的结构示意图。图1中掉电保持电路包括：限流电路110、储能模块120、电压监控模块140和切换模块130；储能模块120的输入端经限流电路110与系统主电源200的输出端连接，储能模块120的输出端经切换模块130与系统电路300的输入端连接；在储能模块120和切换模块130之间的电路中还接入有RTC时钟供电电路150；电压监控模块140与储能模块120和切换模块130连接，用于监测储能模块120的电压值，并在储能模块120的电压值低于预设电压值时控制切换模块130断开储能模块120与系统主电源200的电路连接。

图1中系统主电源200是给整个系统运行提供电能的电源，可选用的包括但不限于电源滤波和转换电源，电源滤波和转换电源可以将220V的交流电转换为系统所需的直流电和电压；限流电路110用于连接系统主电源200和储能模块120，限流电路110主要的作用是从系统主电源200上获取电流，并限输送到储能模块120的电流大小，以保护储能模块120；储能模块120是主要的电能储存装置，当系统主电源200正常供电时储能模块120通过限流电路110获取电能并进行存储，当系统主电源200断电时储能模块120就可以将存储的电能释放出来维持系统电路300的运行；电压监控模块140用于监控储能模块120的电压大小，以确定储能模块120中还剩余的电量，当储能模块120的电压小于预设电压值时控制切换模块130断开电路，停止给系统电路300供电，此时储能模块120中剩余的电量可以继续给RTC时钟供电电路150机芯供电，以维持RTC时钟的运行，可以理解的是，本实施例中的预设电压值可以根据需要进行设置，例如可以将储能模块120的电量降到30％对应的电压值作为预设电压值，还可以将维持系统电路300正常运行的最低电压值作为预设电压值；切换模块130用于实现储能模块120和系统电路300的电路连接和中断，切换模块130受电压监控模块140的控制来连接和中断电路；系统电路300是用于维持系统运行的电路，在一些情况系统电路300和系统主电源200可以是同一个电路，当然在另外一些情况下系统电路300只是作为系统主电源200下的其中一个用电电路而存在，为了降低电量的消耗，增加备用电源维持运行的时间，系统电路300可以被设计为维持系统运行的最基本电路。

本实施例提供的一种掉电保持电路，包括：限流电路110、储能模块120、电压监控模块140和切换模块130；储能模块120的输入端经限流电路110与系统主电源200的输出端连接，储能模块120的输出端经切换模块130与系统电路300的输入端连接；在储能模块120和切换模块130之间的电路中还接入有RTC时钟供电电路150；电压监控模块140与储能模块120和切换模块130连接，用于监测储能模块120的电压值，并在储能模块120的电压值低于预设电压值时控制切换模块130断开储能模块120与系统主电源200的电路连接。通过限流电路110与系统主电源200的输出端连接的连接，来给储能模块120进行充电，从而取消掉了适配器，以减少空间资源的占用；同时由于储能模块120通过切换模块130直接接入到系统电路300的输入端，当发生断电时，储能模块120可以直接给系统电路300进行供电，不需要配置UPS控制器，以减少空间资源的占用；最后，当储能模块120的电压低于预设电压值，不足以支撑系统电路300运行时，还可以将剩余的电能供给RTC时钟供电电路150，维持RTC时钟的运行。

本实用新型另一可选实施例：

在上述实施例的基础上，本实施提供了另一种可选的掉电保持电路，在另一实施例中，所述掉电保持电路还包括：掉电监控电路160；所述掉电监控电路160一端与所述系统主电源200连接，另一端与所述系统电路300连接；所述掉电监控电路160用于监测到所述系统主电源200掉电时向所述系统电路300发送掉电信号。

可参见图2，图2为本实施例提供的另一种掉电保持电路的结构示意图。图2中掉电保持电路还包括：掉电监控电路160；掉电监控电路160一端与系统主电源200连接，另一端与系统电路300连接；掉电监控电路160用于监测到系统主电源200掉电时向系统电路300发送掉电信号。图2中的掉电监控电路160可以监控系统主电源200的供电情况，从而确定系统主电源200是否掉电，当系统主电源200掉电时掉电监控电路160就会产生掉电信号，发送给系统电路300，让系统电路300相关的系统调整运行状态，例如让系统进入预设的应急运行程序，及时保存当前的运行数据，让系统进入休眠或有序关机等，以保护数据安全和系统安全。

在另一实施例中，所述储能模块120包括：电容储能模块、蓄电池储能模块和锂电池储能模块任一种。这里提到的存储电能的模块只是众多可以存储电能的其中一部分，在实际应用中储能模块120可选的包括但不限于上述模块，例如还可以选用飞轮储能模块和温差储能模块等具备电能储存能力的元器件。

在另一实施例中，所述限流电路110包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一电阻和保险电路；所述第一二极管、第二二极管和第三二极管的输入端分别与所述系统主电源200连接；所述第一电阻的一端与所述第一二极管和所述第二二极管的输出端连接，另一端与所述第三二极管的输出端连接；所述保险电路的输入端与所述第三二极管的输出端连接，输出端与所述储能模块的输入端连接。

可参见图3，图3为本实施例提供的另一种掉电保持电路的电路图。图3中限流电路110包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一电阻R1和保险电路111，第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3的输入端分别与系统主电源200连接；第一电阻R1的一端与第一二极管D1和第二二极管D2的输出端连接，另一端与第三二极管D3的输出端连接；保险电路111的输入端与第三二极管D3的输出端连接，输出端与所述储能模块120的输入端连接。图3中左侧的+5V对应于系统主电源200，右侧的+5V对应于系统电路300。需要说明的是，图3中标记出了电阻的参数，二极管的型号，储能电容的型号和晶体管的型号，这些参数是在当前电路情况下做出的适配性设计，在其他的掉电保持电路中上述参数不一定适用，需要根据实际的应用场景重新进行适配性设计，因此，图3中标记的参数并不能限制本实用新型实施例的保护范围，仅仅是用于解释和说明本实用新型的技术方案。

在另一实施例中，所述保险电路111包括：自恢复保险丝、第二电阻和第三电阻；所述自恢复保险丝、所述第二电阻和所述第三电阻以并联方式连接。

可参见图3，图3中保险电路111包括：自恢复保险丝F1、第二电阻R2和第三电阻R3；自恢复保险丝F1、第二电阻R2和第三电阻R3以并联方式连接。图3中的保险电路111的作用是为了保护储能模块120，避免储能模块120被过载电流击穿，自恢复保险丝F1的在通过过载电流时被临时断开，当电流恢复正常以后又可以恢复连通状态，避免了采用常规保险丝每次被熔断时均需要重新更换保险丝的麻烦。

在另一实施例中，所述电压监控模块140包括：NPN晶体管、第四电阻、第五电阻和第六电阻；所述NPN晶体管的基极经所述第四电阻与所述储能模块120的输出端连接，所述NPN晶体管的集电极经所述第五电阻与所述切换模块130连接，所述NPN晶体管的发射极接地；所述第六电阻的一端与所述NPN晶体管的基极连接，另一端接地。

可参见图3，图3中电压监控模块140包括：NPN晶体管Q1、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6；NPN晶体管Q1的基极B经第四电阻R4与储能模块120的输出端连接，NPN晶体管Q1的集电极C经第五电阻R5与切换模块130连接，NPN晶体管Q1的发射极E接地；第六电阻R6的一端与NPN晶体管Q1的基极B连接，另一端接地。图3所示的电压监控模块140是根据储能电容C1的电压来调整NPN晶体管Q1的通断情况，从而控制切换模块130中的PMOS晶体管Q2的通断情况，可以理解的是，图3中采用NPN晶体管Q1作为电压监控的元器件只是众多能够实现电压监控模块140的功能的其中一种实施例，在另外一些实施例中也可以采用NPN晶体管Q1以外的其他模块或元器件制作电压监控模块140。

在另一实施例中，所述切换模块130包括：PMOS晶体管和第七电阻；所述PMOS晶体管的源极与所述储能模块120的输出端连接，所述PMOS晶体管的漏极与所述系统电路300连接，所述PMOS晶体管的栅极与所述第五电阻连接；所述第七电阻的一端与所述储能模块120的输出端连接，另一端与所述PMOS晶体管的栅极连接。

可参见图3，图3中切换模块130包括：PMOS晶体管Q2和第七电阻R7；PMOS晶体管Q2的源极与储能模块120的输出端连接，所述PMOS晶体管Q2的漏极与系统电路300连接，PMOS晶体管Q2的栅极与第五电阻R5连接；第七电阻R7的一端与储能模块120的输出端连接，另一端与PMOS晶体管Q2的栅极连接。图3中，切换模块130选用了PMOS晶体管作为开关器件，在另外一些实施例中也可以采用其他具备通断功能的模块和元器件制作切换模块130。

在另一实施例中，所述切换模块130与所述系统电路300之间还设置有第四二极管。

可参见图3，在切换模块130与系统电路300之间设置了第四二极管D4，设置第四二极管D4可以避免系统电路300中的电流反向进入到掉电保持电路中，以保护掉电保持电路。

本实用新型又一可选实施例：

本实施例提供了一种供电电路，该供电电路中包括了本实用新型实施例提供的一种掉电保持电路、系统主电源和系统电路；所述系统主电源用于给所述掉电保持电路和所述系统电路供电；

所述系统电路同时与所述系统主电源和所述掉电保持电路连接；

所述掉电保持电路在所述系统主电源未掉电时经过所述系统主电源进行充电，并断开与所述系统电路的连接，在所述系统主电源掉电时与所述系统电路连接并进行供电。

可参见图4，图4为本实施例提供的一种供电电路的结构示意图。供电电路包括：掉电保持电路100、系统主电源210和系统电路300，其中系统主电源210用于给掉电保持电路100和系统电路300供电；系统电路300同时与系统主电源210和掉电保持电路100连接；掉电保持电路100在系统主电源210未掉电时经过系统主电源210进行充电，并断开与系统电路300的连接，在系统主电源掉210电时与系统电路300连接并进行供电。系统主电源210是给整个供电电路运行提供电能的电源其与上述实施例中提供的系统主电源200可以是相同的电路，系统主电源210可选用的包括但不限于电源滤波和转换电源，电源滤波和转换电源可以将220V的交流电转换为系统所需的直流电和电压；而本实施例中的系统电路300是用于维持系统运行的电路，在一些情况系统电路300和系统主电源210可以是同一个电路，当然在另外一些情况下系统电路300只是作为系统主电源210下的其中一个用电电路而存在，为了降低电量的消耗，增加掉电保持电路100维持运行的时间，系统电路300可以被设计为维持系统运行的最基本电路。

在另一实施例中，所述系统主电源210与所述系统电路300连接的电路之间还设置有第五二极管。

可参见图5和图3，图5为本实施例提供的另一种供电电路的结构示意图，在系统主电源210与系统电路300连接的电路之间还设置有第五二极管D5，在系统主电源210与系统电路300之间设置第五二极管D5可以避免在断电的时候系统电路300和掉电保持电路100的电流反向进入到系统主电源210中，以保护系统主电源210。

本实施例提供的一种供电电路，包括：本实用新型实施例提供的一种掉电保持电路、系统主电源和系统电路；系统主电源用于给掉电保持电路和系统电路供电；系统电路同时与系统主电源和掉电保持电路连接；掉电保持电路在系统主电源未掉电时经过系统主电源进行充电，并断开与系统电路的连接，在系统主电源掉电时与系统电路连接并进行供电。供电电路中设置了上述提供的一种掉电保持电路，该掉电保持电路以及系统电路均由同一个系统主电源进行供电，从而减少掉电保持电路对空间资源的占用，同时当系统主电源断电时，系统电路还可以通过掉电保持电路进行运行，从而保证系统电路的安全；同时掉电保持电路中的储能模块在电压下降到低于预设电压值时，将剩余的电能供给RTC时钟供电电路，从而长期维持RTC时钟的运行。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种掉电保持电路，其特征在于，所述掉电保持电路包括：限流电路、储能模块、电压监控模块和切换模块；

所述储能模块的输入端经所述限流电路与系统主电源的输出端连接，所述储能模块的输出端经所述切换模块与系统电路的输入端连接；

所述储能模块和所述切换模块之间的电路中还接入有RTC时钟供电电路；

所述电压监控模块与所述储能模块和所述切换模块连接，用于监测所述储能模块的电压值，并在所述储能模块的电压值低于预设电压值时控制所述切换模块断开所述储能模块与所述系统主电源的电路连接。

2.如权利要求1所述的掉电保持电路，其特征在于，所述掉电保持电路还包括：掉电监控电路；

所述掉电监控电路一端与所述系统主电源连接，另一端与所述系统电路连接；所述掉电监控电路用于监测到所述系统主电源掉电时向所述系统电路发送掉电信号。

3.如权利要求1所述的掉电保持电路，其特征在于，所述储能模块包括：电容储能模块、蓄电池储能模块和锂电池储能模块任一种。

4.如权利要求1所述的掉电保持电路，其特征在于，所述限流电路包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一电阻和保险电路；

所述第一二极管、第二二极管和第三二极管的输入端分别与所述系统主电源连接；

所述第一电阻的一端与所述第一二极管和所述第二二极管的输出端连接，另一端与所述第三二极管的输出端连接；

所述保险电路的输入端与所述第三二极管的输出端连接，输出端与所述储能模块的输入端连接。

5.如权利要求4所述的掉电保持电路，其特征在于，所述保险电路包括：自恢复保险丝、第二电阻和第三电阻；

所述自恢复保险丝、所述第二电阻和所述第三电阻以并联方式连接。

6.如权利要求1-5任一项所述的掉电保持电路，其特征在于，所述电压监控模块包括：NPN晶体管、第四电阻、第五电阻和第六电阻；

所述NPN晶体管的基极经所述第四电阻与所述储能模块的输出端连接，所述NPN晶体管的集电极经所述第五电阻与所述切换模块连接，所述NPN晶体管的发射极接地；

所述第六电阻的一端与所述NPN晶体管的基极连接，另一端接地。

7.如权利要求6所述的掉电保持电路，其特征在于，所述切换模块包括：PMOS晶体管和第七电阻；

所述PMOS晶体管的源极与所述储能模块的输出端连接，所述PMOS晶体管的漏极与所述系统电路连接，所述PMOS晶体管的栅极与所述第五电阻连接；

所述第七电阻的一端与所述储能模块的输出端连接，另一端与所述PMOS晶体管的栅极连接。

8.如权利要求7所述的掉电保持电路，其特征在于，所述切换模块与所述系统电路之间还设置有第四二极管。

9.一种供电电路，其特征在于，所述供电电路包括：如权利要求1-8任一项所述的掉电保持电路、系统主电源和系统电路；

所述系统主电源用于给所述掉电保持电路和所述系统电路供电；

所述系统电路同时与所述系统主电源和所述掉电保持电路连接；

所述掉电保持电路在所述系统主电源未掉电时经过所述系统主电源进行充电，并断开与所述系统电路的连接，在所述系统主电源掉电时与所述系统电路连接并进行供电。

10.如权利要求9所述的供电电路，其特征在于，所述系统主电源与所述系统电路连接的电路之间还设置有第五二极管。

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