CN220874418U - 供电电路和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电子电路技术，提供了一种供电电路和电子设备，供电电路包括储能模块、电压变换模块和使能控制模块，通过设置使能控制模块在电源电压下电后的预设时长内允许电压变换模块为负载继续供电，使得负载有充足的时间完成下电保护工作，比如保存数据，而在下电预设时长之后使能电压变换模块停止输出工作电压，从而防止负载的工作电压在阈值附近上下波动，导致负载工作异常。

Description

供电电路和电子设备

技术领域

本申请属于电子电路技术领域，尤其涉及一种供电电路和电子设备。

背景技术

一般的电子设备都会采用微控制单元(MicrocontrollerUnit，MCU)作为主控，并且设置供电电路为MCU供电。然而，相关技术中，所使用的供电电路在电源短时掉电后，会使输给MCU的工作电压在阈值附近上下波动，导致MCU工作异常，长时间在此异常工况工作可能会损坏MCU。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种供电电路和电子设备，旨在解决相关技术中，供电电路短时掉电后会使MCU的工作电压在阈值附近上下波动，导致MCU工作异常的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种供电电路，包括储能模块、电压变换模块以及使能控制模块；

所述储能模块的第一端用于接入电源电压，所述储能模块用于基于所述电源电压存储和释放电能以在其第二端输出供电电压；

所述电压变换模块的输入端与所述储能模块的第二端连接，所述电压变换模块的输出端用于连接负载，所述电压变换模块用于基于所述供电电压进行电压变换后在输出端输出工作电压为所述负载供电；

所述使能控制模块的第一端用于接入所述电源电压，所述使能控制模块的第二端连接所述储能模块的第二端，所述使能控制模块的第三端连接所述电压变换模块的使能端，所述使能控制模块用于在所述电源电压下电后，延时预设时长后通过所述第三端输出使能信号，所述使能信号用于使能所述电压变换模块停止输出所述工作电压。

在其中一个实施例中，所述使能控制模块包括：

储能单元，所述储能单元的第一端与所述使能控制模块的第一端连接，所述储能单元用于接入所述电源电压，所述储能单元用于基于所述电源电压存储和释放电能以在其第二端输出偏置电压，且在所述电源电压下电后，所述储能单元基于所存储的电能提供所述预设时长的偏置电压；

开关单元，所述开关单元的控制端与所述储能单元的第二端连接，所述开关单元的电源端与所述使能控制模块的第二端连接，所述开关单元的输出端与所述使能控制模块的第三端连接，所述开关单元用于在接收到所述偏置电压时停止输出所述使能信号，在未接收到所述偏置电压时输出所述使能信号。

在其中一个实施例中，所述储能单元包括至少一个第一电容，所述第一电容的第一端连接到所述储能单元的第一端，所述第一电容的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述储能单元还包括第一限流电阻和第一偏置电阻，所述第一限流电阻的第一端连接所述第一电容的一端，所述第一限流电阻的第二端作为所述储能单元的第二端，所述第一偏置电阻连接在所述第一限流电阻的第二端与地之间。

在其中一个实施例中，所述第一电容的电容值与所述预设时长正相关，所述第一限流电阻的阻值与所述第一偏置电阻的阻值的比值与所述偏置电压负相关。

在其中一个实施例中，所述开关单元包括第一开关管、第二开关管、第一电阻和第二电阻，其中：

所述第一开关管的控制端作为所述开关单元的控制端，所述第一开关管的第一导通端连接所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端，所述第一开关管的第二导通端接地；所述第一电阻的第二端作为所述开关单元的电源端，所述第二电阻的第二端连接所述第二开关管的控制端，所述第二开关管的第一导通端作为所述开关单元的输出端，所述第二开关管的第二导通端接地。

在其中一个实施例中，所述储能模块包括至少一个第二电容，所述第二电容的第一端连接到所述储能模块的第一端，所述第二电容的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述电压变换模块包括第三电阻和低压差线性稳压器，所述第三电阻连接在所述低压差线性稳压器的输入端和使能端之间。

在其中一个实施例中，还包括第一单向导通模块和第二单向导通模块，所述第一单向导通模块正向串联在所述储能模块的第一端上，所述第二单向导通模块正向串联在所述使能控制模块的第一端上。

第二方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括控制器和如上所述的供电电路，所述控制器与所述供电电路的电压变换模块的输出端连接。

本申请实施例与相关技术相比存在的有益效果是：供电电路通过设置使能控制模块在电源电压下电后的预设时长内允许电压变换模块为负载(比如MCU)继续供电，使得负载有充足的时间完成下电保护工作，比如保存数据，而在下电预设时长之后使能电压变换模块停止输出工作电压，从而防止负载的工作电压在阈值附近上下波动，导致负载工作异常。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的供电电路的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的供电电路的结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的供电电路的电路示意图；

图4为本申请一实施例提供的电子设备的电路示意图。

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。

请参阅图1，本申请实施例提供了一种供电电路，其包括储能模块110、电压变换模块120以及使能控制模块130；

储能模块110的第一端用于接入电源电压Vcc，储能模块110用于基于电源电压Vcc存储和释放电能以在其第二端输出供电电压Vdd。电压变换模块120的输入端Vin与储能模块110的第二端连接，电压变换模块120的输出端用于连接负载。电压变换模块120用于基于供电电压Vdd进行电压变换后在输出端输出工作电压Vout为负载供电。使能控制模块130的第一端用于接入电源电压Vcc，使能控制模块130的第二端连接储能模块110的第二端，使能控制模块130的第三端连接电压变换模块120的使能端EN。使能控制模块130用于在电源电压Vcc下电后，延时预设时长后通过第三端输出使能信号，使能信号用于使能电压变换模块120停止输出工作电压Vout。

可选地，储能模块110比如是超级电容。可选地，超级电容还可以并联多个普通电容。可以理解的是超级电容的正极即储能模块110的第一端，也作为储能模块110的第二端，超级电容的负极接地。

假设本申请实施例提供的供电电路是用于给MCU供电，使能控制模块130在电源电压Vcc下电后的预设时长内允许电压变换模块120基于储能模块110所存储以释放的电能为MCU继续提供工作电压Vout，使得MCU有充足的时间完成下电保护工作，比如保存数据、控制相应的部件复位等；而在电源电压Vcc下电并延迟预设时长之后使能电压变换模块120停止向MCU提供工作电压Vout，防止MCU的工作电压Vout在阈值附近上下波动，导致MCU工作异常。

请参阅图2，在其中一个实施例中，使能控制模块130包括储能单元131和开关单元132。

储能单元131的第一端与使能控制模块130的第一端连接，储能单元131用于接入电源电压Vcc，储能单元131用于基于电源电压Vcc存储和释放电能以在其第二端输出偏置电压Vb，且在电源电压Vcc下电后，储能单元131基于所存储的电能提供预设时长的偏置电压Vb。开关单元132的控制端与储能单元131的第二端连接，开关单元132的电源端与使能控制模块130的第二端连接，即连接到储能模块110的第二端，开关单元132的输出端与使能控制模块130的第三端连接，即连接到电压变换模块120的使能端EN，开关单元132用于在接收到偏置电压Vb时停止输出使能信号，在未接收到偏置电压Vb时输出使能信号。

其中，储能单元131的第一端也用于接入电源电压Vcc，储能单元131的第二端接地。储能单元131存储的能量是用于在电源电压Vcc下电后释放，以维持输出预设时长的偏置电压Vb，并且在该预设时长之后，不再维持该偏置电压Vb。因此，储能单元131存储容量是可以根据该预设时长配置的。可选地，储能单元131包括至少一个第一电容C1，第一电容C1的第一端连接到储能单元131的第一端，同时也耦接到储能单元131的第二端，第一电容C1的第二端接地。第一电容C1为多个时，可以是并联、串联或串并联连接。

其中，开关单元132是基于偏置电压Vb的控制下通断，开关单元132的电源端连接到储能模块110的第二端是用于获取其工作电源。

请参阅图3，在其中一个实施例中，储能单元131还包括第一限流电阻R1和第一偏置电阻R2，第一限流电阻R1的第一端连接第一电容C1的一端，第一限流电阻R1的第二端作为储能单元131的第二端，第一偏置电阻R2连接在第一限流电阻R1的第二端与地之间。

可以理解的是，第一限流电阻R1和第一偏置电阻R2对第一电容C1输出的电压进行限流、分压得到偏置电压Vb。因此可以通过配置第一电容C1的电容值、第一限流电阻R1的阻值和第一偏置电阻R2的阻值来配置偏置电压Vb以及预设时长。具体来说，第一电容C1的电容值与预设时长正相关，第一限流电阻R1的阻值与第一偏置电阻R2的阻值的比值与偏置电压Vb负相关。

请参阅图3，在其中一个实施例中，开关单元132包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一电阻R3和第二电阻R4。第一开关管Q1的控制端作为开关单元132的控制端，第一开关管Q1的第一导通端连接第一电阻R3的第一端和第二电阻R4的第一端，第一开关管Q1的第二导通端接地；第一电阻R3的第二端作为开关单元132的电源端，第二电阻R4的第二端连接第二开关管Q2的控制端，第二开关管Q2的第一导通端作为开关单元132的输出端，第二开关管Q2的第二导通端接地。

可以理解的是，可以将开关单元132看作一个开漏输出电路。第一开关管Q1、第二开关管Q2可是NPN型三极管。其中，第一开关管Q1、第二开关管Q2的第一导通端、第二导通段、控制端分别为NPN型三极管的集电极、发射极、基极。在其他实施例中，第一开关管Q1、第二开关管Q2可以使用其他开关晶体管替换。开关单元132的电路结构简单可靠。

请参阅图3，在其中一个实施例中，储能模块110包括至少一个第二电容C2，第二电容C2的第一端连接到储能模块110的第一端，同时也耦接储能模块110的第二端，第二电容C2的第二端接地。第二电容C2为多个时，可以是并联、串联或串并联连接。

请参阅图3，在其中一个实施例中，电压变换模块120包括第三电阻R5和低压差线性稳压器121，第三电阻R5连接在低压差线性稳压器121(low dropout regulator，LDO)的输入端和使能端EN之间。可以理解的是，低压差线性稳压器121具有使能端EN的器件，第三电阻R5是用于接入储能模块110输出的供电电压Vdd，为低压差线性稳压器121的使能端EN提供偏置(例如高电平信号)以使得低压差线性稳压器121进入工作状态，输出工作电压Vout为负载供电。而使能端EN是用于接收来自使能控制模块130的使能信号(例如低电平信号)，将使能端EN的电平拉低，使得低压差线性稳压器121停止工作，以停止输出工作电压Vout。可以理解的是，使能控制模块130的第三端呈高阻态。

可以理解的是，LDO 121的输入端Vin和输出端Vout都可以连接有至少一个滤波电容，用于LDO 121输入、输出的滤波。

请参阅图3，在其中一个实施例中，供电电路还包括第一单向导通模块D1和第二单向导通模块D2，第一单向导通模块D1正向串联在储能模块110的第一端上，第二单向导通模块D2正向串联在使能控制模块130的第一端上。可选地，第一单向导通模块D1和第二单向导通模块D2分别为二极管，用于在电源电压Vcc下电后，防止储能模块110、储能单元131倒灌到提供该电源电压Vcc的电路。

请参阅图3，在一个示例中，电源电压Vcc(例如5V)正常供电，稳态工况下，第二电容C2存储能量，电源电压Vcc由LDO 121转为工作电压Vout(例如3.3V)给MCU进行供电；当电源电压Vcc掉电，LDO 121的能量来源于第二电容C2，LDO 121继续将第二电容C2的能量转换为3.3V，给后端MCU供电，使MCU有充足的时间保存整个系统的掉电前一刻数据。

具体地，在电源电压Vcc掉电时，因为第二单向导通模块D2后的第一电容C1容量很小，例如是uF级的，而第一限流电阻R1较大，并且第二电容C2给LDO 121供电电流为几十mA；所以第一开关管Q1的Ubc(基极-发射极电压)的电压(即偏置电压Vb)不会瞬间被拉低到0V，大约会在1S以后，第一开关管Q1的Ubc电压被拉低到0V，进而使得，开漏输出电路输出低电平，并将LDO 121的使能脚拉低，使LDO 121禁用。这样在电源电压Vcc掉电的1s内，MCU就可以保存自己的数据，如果是电源电压Vcc短时间内的波动，在1s内重新恢复供电，则使用该供电电路就会使得MCU不会反复重启，造成器件数据丢失等。

第二方面，请参阅图4，本申请实施例提供了一种电子设备，包括控制器和如上的供电电路，控制器与供电电路的电压变换模块120的输出端连接。

供电电路通过设置使能控制模块130在电源电压Vcc下后的预设时长内允许电压变换模块120为控制器继续供电，使得控制器有充足的时间完成下电保护工作，比如保存数据，而在下电预设时长之后使能电压变换模块120停止输出工作电压Vout，从而防止负载在工作电压Vout在阈值附近上下波动，导致控制器工作异常。

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)

1.一种供电电路，其特征在于，包括储能模块、电压变换模块以及使能控制模块；

所述储能模块的第一端用于接入电源电压，所述储能模块用于基于所述电源电压存储和释放电能以在其第二端输出供电电压；

所述电压变换模块的输入端与所述储能模块的第二端连接，所述电压变换模块的输出端用于连接负载，所述电压变换模块用于基于所述供电电压进行电压变换后在输出端输出工作电压为所述负载供电；

所述使能控制模块的第一端用于接入所述电源电压，所述使能控制模块的第二端连接所述储能模块的第二端，所述使能控制模块的第三端连接所述电压变换模块的使能端，所述使能控制模块用于在所述电源电压下电后，延时预设时长后通过所述第三端输出使能信号，所述使能信号用于使能所述电压变换模块停止输出所述工作电压。

2.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述使能控制模块包括：

储能单元，所述储能单元的第一端与所述使能控制模块的第一端连接，所述储能单元用于接入所述电源电压，所述储能单元用于基于所述电源电压存储和释放电能以在其第二端输出偏置电压，且在所述电源电压下电后，所述储能单元基于所存储的电能提供所述预设时长的偏置电压；

开关单元，所述开关单元的控制端与所述储能单元的第二端连接，所述开关单元的电源端与所述使能控制模块的第二端连接，所述开关单元的输出端与所述使能控制模块的第三端连接，所述开关单元用于在接收到所述偏置电压时停止输出所述使能信号，在未接收到所述偏置电压时输出所述使能信号。

3.如权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述储能单元包括至少一个第一电容，所述第一电容的第一端连接到所述储能单元的第一端，所述第一电容的第二端接地。

4.如权利要求3所述的供电电路，其特征在于，所述储能单元还包括第一限流电阻和第一偏置电阻，所述第一限流电阻的第一端连接所述第一电容的一端，所述第一限流电阻的第二端作为所述储能单元的第二端，所述第一偏置电阻连接在所述第一限流电阻的第二端与地之间。

5.如权利要求4所述的供电电路，其特征在于，所述第一电容的电容值与所述预设时长正相关，所述第一限流电阻的阻值与所述第一偏置电阻的阻值的比值与所述偏置电压负相关。

6.如权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述开关单元包括第一开关管、第二开关管、第一电阻和第二电阻，其中：

所述第一开关管的控制端作为所述开关单元的控制端，所述第一开关管的第一导通端连接所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端，所述第一开关管的第二导通端接地；所述第一电阻的第二端作为所述开关单元的电源端，所述第二电阻的第二端连接所述第二开关管的控制端，所述第二开关管的第一导通端作为所述开关单元的输出端，所述第二开关管的第二导通端接地。

7.如权利要求1至6任一项所述的供电电路，其特征在于，所述储能模块包括至少一个第二电容，所述第二电容的第一端连接到所述储能模块的第一端，所述第二电容的第二端接地。

8.如权利要求1至6任一项所述的供电电路，其特征在于，所述电压变换模块包括第三电阻和低压差线性稳压器，所述第三电阻连接在所述低压差线性稳压器的输入端和使能端之间。

9.如权利要求1至6任一项所述的供电电路，其特征在于，还包括第一单向导通模块和第二单向导通模块，所述第一单向导通模块正向串联在所述储能模块的第一端上，所述第二单向导通模块正向串联在所述使能控制模块的第一端上。

10.一种电子设备，其特征在于，包括控制器和如权利要求1至9任一项所述的供电电路，所述控制器与所述供电电路的电压变换模块的输出端连接。