CN103973087A - 一种掉电保持电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掉电保持电路，包括连接在电源正、负输入端间的储能电路，和连接在电源正、负输入端与电压正、负输出端间的Boost电路，其特征在于，所述掉电保持电路还包括：掉电检测及控制电路，连接在电源正、负输入端间，如检测到电源电压小于预设阈值时，输出第一控制信号和Boost电路使能信号，否则输出第二控制信号和Boost电路去使能信号；开关电路，连接在电源正输入端与电压正输出端间，接收到第一控制信号时开关电路断开，接收到第二控制信号时开关电路导通；Boost电路接收到使能信号时处于工作状态，接收到去使能信号时处于非工作状态。本发明能减少电源正常工作时消耗在掉电保持电路上的能量。

Description

一种掉电保持电路

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及的是一种掉电保持电路。

背景技术

在突然断电的情况下，许多通信***以及服务器***来不及做出反应，从而造成数据的丢失或者服务的中断。因此，越多的***要求供电电源能够提供掉电保持功能，即电源向***发出掉电告警信号之后仍然能够维持一段时间的供电，以便***对掉电做出反应动作，避免数据或者运行状态的丢失。

现在Boost电路(开关直流升压电路)被广泛用于掉电保持功能上，在直流电源与后级供电电路之间加入储能电容和Boost电路，Boost电路能够将储能电容上较低的电压提升到Boost电路输出电容上较高的输出电压来维持足够长的断电保持时间。

如图1所示，掉电保持电路包括连接在电源正、负输入端之间的储能电容，和连接在电源正、负输入端与电压正、负输出端之间的Boost电路；其中，电压正输出端(Vo+)与后级电路正输入端相连，电压负输出端(Vo-)与后级电路负输入端相连，电源正输入端(Vi+)与直流电源Vin正极相连，电源负输入端(Vi-)与直流电源Vin负极相连，电源负输入端与电压负输出端相连；

其中，Boost电路包括电感L1、开关器件Q1(场效应管MOS管)、二极管D1和电容C1，其中，电感L1的一端与电源正输入端相连，电感L1的另一端与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与电压正输出端相连，开关器件Q1连接在二极管D1的阳极与电源负输入端之间，电容C1连接在电压正、负输出端之间；

Boost电路处于工作状态时，控制信号CON控制开关器件Q1以固定的频率导通和截止，当CON控制开关器件Q1导通时，输入电流流过电感L1，在电感中储存能量，二极管用于防止电容C1通过开关器件Q1放电，当CON控制开关器件Q1截止时，直流电源Vin和储能电容C2和电感L1给电容C1充电，CON控制开关器件Q1不断地导通和截止，电容C1两端的电压被抬高到高于储能电容C2上的电压。Boost电路处于非工作状态时，开关器件Q1始终处于截止状态。

掉电保持电路没有引入Boost电路之前，假设储能电容C2容量为C，储能电压为V，后级供电电路欠压保护点为V₁，则用于掉电保持的能量为Q₁＝1/2C(V²-V₁ ²。掉电保持电路引入Boost电路后，当储能电容C2上电压降低到V₁时，Boost电路将储能电容C2上的能量通过升压后继续提供掉电延迟，直到储能电容C2上的电压降低到一个比V₁更低的电压点V₂(这个更低的电压点V₂即使通过Boost电路升压后也无法达到DC/DC电路的欠压保护点V₁)，因此，用于掉电保持的能量Q₂＝1/2C(V²-V₂ ²)。显然，V₂＜V₁，Q₂＞Q₁，因此，掉电保持电路引入Boost电路后能够提供更多的掉电保持能量，延长了掉电保持时间。

但是，Boost电路的电感和二极管串接在直流电源的供电电路上，即使电源未发生掉电，在Boost电路的电感和二极管上也会产生损耗，降低了电源的效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种掉电保持电路，能够减少电源正常工作时消耗在掉电保持电路上的能量，提高电源的使用效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种掉电保持电路，包括连接在电源正、负输入端之间的储能电路，和连接在电源正、负输入端与电压正、负输出端之间的Boost电路，其特征在于，所述掉电保持电路还包括：

掉电检测及控制电路，连接在电源正、负输入端之间，如检测到电源电压小于预设阈值时，输出第一控制信号和Boost电路使能信号，否则输出第二控制信号和Boost电路去使能信号；

开关电路，连接在电源正输入端与电压正输出端之间，接收到所述第一控制信号时开关电路断开，接收到所述第二控制信号时开关电路导通；

所述Boost电路接收到所述Boost电路使能信号时处于工作状态，接收到所述Boost电路去使能信号时处于非工作状态。

进一步地，所述掉电检测及控制电路，包括：采集单元和控制单元；

所述采集单元，包括电阻R1和电阻R2，所述R1的第一端与掉电保持电路的电源正输入端相连，所述R1的第二端与电阻R2的第一端相连，所述R2的第二端与掉电保持电路的电源负输入端相连；

所述控制单元，用于判断电阻R2两端的电压是否小于预设阈值，如小于预设阈值，则输出第一控制信号和Boost电路使能信号，否则输出第二控制信号和Boost电路去使能信号，否则输出第二控制信号和Boost电路去使能信号。

进一步地，所述控制单元为单片机。

进一步地，所述控制单元判断电阻R2两端的电压是否小于预设阈值，包括：

所述控制单元将采集到的电阻R2两端的电压，与单片机内置的基准参考电压进行比较，判断电阻R2两端的电压是否小于所述基准参考电压。

进一步地，所述掉电保持电路的电源负输入端与电压负输出端相连。

进一步地，所述储能电路包括：电容C2。

进一步地，所述Boost电路包括电感L1、开关器件Q1、二极管D1和电容C1；

其中，电感L1的一端与所述电源正输入端相连，电感L1的另一端与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与所述电压正输出端相连，开关器件Q1连接在二极管D1的阳极与所述电源负输入端之间，电容C1连接在电压正、负输出端之间。

进一步地，所述开关器件Q1为场效应管MOS管。

与现有技术相比，本发明提供的一种掉电保持电路，通过在掉电保持电路的电源正输入端与电压正输出端之间增加用于旁路Boost电路的开关电路，以及引入掉电检测及控制电路，能够在电源正常工作时，通过开关电路旁路Boost电路，在电源掉电时使Boost电路正常工作，从而减少电源正常工作时消耗在掉电保持电路上的能量，提高电源的使用效率。

附图说明

图1为现有技术中带Boost电路的掉电保持电路的电路结构示意图。

图2为本发明实施例的掉电保持电路的模块示意图。

图3为本发明实施例的掉电保持电路的电路结构示意图。

图4为本发明实施例的掉电检测及控制电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

如图2所示，本发明实施例提供了一种掉电保持电路，包括连接在电源正、负输入端之间的储能电路，和连接在电源正、负输入端与电压正、负输出端之间的Boost电路，其特征在于，所述掉电保持电路还包括：

掉电检测及控制电路，连接在电源正、负输入端之间，如检测到电源电压小于预设阈值时，输出第一控制信号和Boost电路使能信号，否则输出第二控制信号和Boost电路去使能信号；

开关电路，连接在电源正输入端与电压正输出端之间，接收到所述第一控制信号时开关电路断开，接收到所述第二控制信号时开关电路导通；

所述Boost电路接收到所述Boost电路使能信号时处于工作状态，接收到所述Boost电路去使能信号时处于非工作状态。

该方法进一步包括下述特征：

其中，如图3所示，掉电保持电路的电压正输出端(Vo+)与后级电路正输入端相连，电压负输出端(Vo-)与后级电路负输入端相连，掉电保持电路的电源正输入端(Vi+)与直流电源正极相连，电源负输入端(Vi-)与直流电源负极相连，电源负输入端与电压负输出端相连；

其中，如图3所示，Boost电路包括电感L1、开关器件Q1、二极管D1和电容C1，其中，电感L1的一端与电源正输入端相连，电感L1的另一端与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与电压正输出端相连，开关器件Q1连接在二极管D1的阳极与电源负输入端之间，电容C1连接在电压正、负输出端之间；

其中，Boost电路中的开关器件Q1为场效应管MOS管；

其中，所述储能电路包括：电容C2；

其中，如图3所示，储能电容C2两端的电压不低于预设阈值时，Boost电路在Boost电路去使能信号的控制下处于非工作状态，开关电路在第二控制信号的控制下处于导通状态，Boost电路的电感L1和二极管D1被开关电路旁路，电流主要从开关电路上流过，由于开关电路的导通电阻远远小于Boost电路的电感L1和二极管D1的阻抗，因此，开关电路导通后等同于一根导线，降低了掉电保持电路对直流电源的损耗。

直流电源掉电后，储能电容C2两端的电压会不断下降，当储能电容C2两端的电压降低到低于预设阈值时，Boost电路在Boost电路使能信号的控制下处于工作状态，开关电路在第一控制信号的控制下处于断开状态，Boost电路的输出电容C1两端的电压被抬高，延长了为后级电路供电的时间。

其中，如图4所示，所述掉电检测及控制电路，包括：采集单元和控制单元；

所述采集单元，包括电阻R1和电阻R2，所述R1的第一端与掉电保持电路的电源正输入端相连，所述R1的第二端与电阻R2的第一端相连，所述R2的第二端与掉电保持电路的电源负输入端相连；

所述控制单元，用于判断电阻R2两端的电压是否小于预设阈值，如小于预设阈值，则输出第一控制信号和Boost电路使能信号，否则输出第二控制信号和Boost电路去使能信号，否则输出第二控制信号和Boost电路去使能信号；

其中，所述控制单元为单片机。

其中，所述控制单元判断电阻R2两端的电压是否小于预设阈值，包括：

所述单片机将采集到的电阻R2两端的电压，与单片机内置的基准参考电压Vref进行比较，判断电阻R2两端的电压是否小于所述基准参考电压Vref。

上述实施例提供的一种掉电保持电路，通过在掉电保持电路的电源正输入端与电压正输出端之间增加用于旁路Boost电路的开关电路，以及引入掉电检测及控制电路，能够在电源正常工作时，通过开关电路旁路Boost电路，在电源掉电时使Boost电路正常工作，从而减少电源正常工作时消耗在掉电保持电路上的能量，提高电源的使用效率。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

需要说明的是，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种掉电保持电路，包括连接在电源正、负输入端之间的储能电路，和连接在电源正、负输入端与电压正、负输出端之间的Boost电路，其特征在于，所述掉电保持电路还包括：

掉电检测及控制电路，连接在电源正、负输入端之间，如检测到电源电压小于预设阈值时，输出第一控制信号和Boost电路使能信号，否则输出第二控制信号和Boost电路去使能信号；

开关电路，连接在电源正输入端与电压正输出端之间，接收到所述第一控制信号时开关电路断开，接收到所述第二控制信号时开关电路导通；

所述Boost电路接收到所述Boost电路使能信号时处于工作状态，接收到所述Boost电路去使能信号时处于非工作状态。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于：

所述掉电检测及控制电路，包括：采集单元和控制单元；

所述采集单元，包括电阻R1和电阻R2，所述R1的第一端与掉电保持电路的电源正输入端相连，所述R1的第二端与电阻R2的第一端相连，所述R2的第二端与掉电保持电路的电源负输入端相连；

所述控制单元，用于判断电阻R2两端的电压是否小于预设阈值，如小于预设阈值，则输出第一控制信号和Boost电路使能信号，否则输出第二控制信号和Boost电路去使能信号，否则输出第二控制信号和Boost电路去使能信号。

3.如权利要求2所述的电路，其特征在于：

所述控制单元为单片机。

4.如权利要求3所述的电路，其特征在于：

所述控制单元判断电阻R2两端的电压是否小于预设阈值，包括：

所述控制单元将采集到的电阻R2两端的电压，与单片机内置的基准参考电压进行比较，判断电阻R2两端的电压是否小于所述基准参考电压。

5.如权利要求1所述的电路，其特征在于：

所述掉电保持电路的电源负输入端与电压负输出端相连。

6.如权利要求1所述的电路，其特征在于：

所述储能电路包括：电容C2。

7.如权利要求1所述的电路，其特征在于：

所述Boost电路包括电感L1、开关器件Q1、二极管D1和电容C1；

其中，电感L1的一端与所述电源正输入端相连，电感L1的另一端与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与所述电压正输出端相连，开关器件Q1连接在二极管D1的阳极与所述电源负输入端之间，电容C1连接在电压正、负输出端之间。

8.如权利要求7所述的电路，其特征在于：

所述开关器件Q1为场效应管MOS管。