CN107046323A - 一种掉电保护电路 - Google Patents

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张文明
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Abstract

本发明公开了一种掉电保护电路，涉及电子技术领域；所述电路包括电量存储电路和电源检测电路；所述电量存储电路用于将输入电源中的部分电能进行存储，并在所述输入电源掉电时，将所述电量存储电路的存储电能输出至电子设备；所述电源检测电路用检测所述输入电源的状态，并将检测结果反馈至所述电子设备。本发明电量存储电路采用大容量固态储能电容进行储能，使所述掉电保护装置能在宽温、高湿环境等复杂环境下工作。

Description

一种掉电保护电路
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种掉电保护电路。
背景技术
电子产品在正常工作过程往往会由于供电异常而出现断电情况，若电子产品中没有设有备用电池，突然断电情况则会导致程序运行的突然终止，从而导致存储于缓存的数据由于没有及时得到保存而丢失，更加严重则会导致电子产品出现故障。
在现有技术解决方案中，采用蓄电池或法拉电容作为备用电源。使电子产品在掉电以后能延时运行一段时间。使得电子产品中缓存中的一些数据的到保存，及其他一些应急处理。但是在复杂环境如高温、低温或高湿环境中，蓄电池或法拉电容往往不能正常工作。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种掉电保护电路，目的在于解决现有技术在复杂环境中蓄电池或法拉电容作为备用电源无法正常工作的问题。本发明实施例采用的技术方案为:
本发明实施例提供一种掉电保护电路，所述掉电保护电路包括：电量存储电路和电源检测电路；
所述电量存储电路用于将输入电源中的部分电能进行存储，并在所述输入电源掉电时，将所述电量存储电路的存储电能输出至电子设备；
所述电源检测电路用检测所述输入电源的状态，并将检测结果反馈至所述电子设备。
进一步地，所述电量存储电路包括第一二极管、第一电阻、第三电容和第二二极管；
所述第一二极管的一端分别与所述第一电阻一端及输出电源连接，所述第一电阻另一端与所述第三电容一端连接，所述第三电容另一端与所述第二二极管一端连接，所述第二二极管另一端与所述输出电源连接；
所述第一二极管用于所述电量存储电路与所述输入电源的单向导通，防止所述电量存储电路的储能电源流向所述输入电源；
所述第一电阻用于所述第三电容的慢充电，从而降低了所述第三电容的电容性负载对所述输入电源电压的冲击；
所述第三电容用于对所述第一电阻输入的电能的存储；
所述第二二极管用于所述输入电源掉电时将输出电源切换至所述第三电容。
进一步地，所述第一二极管采用内阻为零欧姆级的低压降二极管，从而减少所述第一二极管输出端的电压与输入端的电压的压差；
所述第一电阻采用大功率电阻；
所述第三电容采用大容量固态储能电容，所述第三电容数量不少于一个，所述多个第三电容并联连接，从而增加电容的电能存储量；
所述第二二极管采用内阻为零欧姆级的低压降二极管，从而减少所述第二二极管输出端的电压与输入端的电压的压差。
进一步地，所述电源检测电路包括稳压分压电路和电压比较电路；
稳压分压电路和电压比较电路连接；
所述稳压分压电路用于所述输入电源进行稳压和分压，所述电压比较电路用于对所述输入电压进行检测，并将所述检测结果发送至所述电子设备。
进一步地，所述稳压分压电路包括第二电阻、稳压二极管、第三电阻和第四电阻；
所述第二电阻对所述稳压二极管进行限流保护；
所述稳压二极管对所述输入电源进行稳压；
所述第三电阻和第四电阻串联，对所述稳压二极管的输出电压进行分压。
进一步地，所述电压比较电路包括电压比较器及所述电压比较器的***电路；所述电压比较器对所述稳压分压电路的输出电压进行比较，并将比较结果输出至所述电子设备。
进一步地，还包括输入稳压电路，所述输入稳压电路与所述电量存储电路连接；所述输入稳压电路用于对所述输入电源进行滤波稳压。
进一步地，所述输入稳压电路包括第一电容和第二电容；
所述第一电容和第二电容并联连接，所述第一电容和第二电容用于对所述输入电源滤波稳压，保证输入电源电压的稳定性。
进一步地，还包括输出稳压电路，所述输出稳压电路与所述电量存储电路连接；
所述输出稳压电路用于将所述输出电源进行滤波稳压。
进一步地，所述输出稳压电路包括第四电容、第五电容，所述第四电容、第五电容相互并联，所述第四电容、第五电容用于所述输出电源进行滤波稳压。
与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：
本发明实施例通过所述电量存储电路实现了输入电源部分电能存储，并在输入电源掉电后进行自动的无缝切换；所述电源检测电路实现了输入电源电压的检测，并通知正在运行的电子设备，使所述电子设备进行缓存数据的保存，避免由于断电导致电子设备中断运行而产生的数据丢失。
所述电量存储电路采用大容量固态第三电容进行储能，使所述掉电保护电路能在宽温、高湿环境等复杂环境下工作。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的掉电保护装置结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的电源检测模块结构示意图；
图3为本发明实施例二提供的电输入稳压模块、电量存储模块和输出稳压模块电路结构示意图；
图4为本发明实施例二提供的电源检测模块电路结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明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例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。实施例一：
参阅图1，图示为本发明实施例提供的掉电保护装置结构示意图，
所述掉电保护装置包括电量存储模块10和电源检测模块20；
所述电量存储模块10用于将输入电源30中的部分电能进行存储，并在所述输入电源掉电时，将所述电量存储模块10的存储电能输出至电子设备40；
所述电源检测模块20用检测所述输入电源30的状态，并将检测结果反馈至所述电子设备40。
进一步地，所述掉电保护装置还包括电输入稳压模块50；
所述输入稳压模块50与所述电量存储模块10连接；所述输入稳压模块50用于对所述输入电源30进行滤波稳压。
进一步地，所述掉电保护装置还包括输出稳压模块60；
所述输出稳压模块60分别与所述电输入稳压模块50及所述电量存储模块10连接；所述输出稳压模块60用于对输出电源进行滤波稳压。
参阅图2，图示为本发明实施例提供的所述电源检测模块20结构示意图。
所述电源检测模块20包括稳压分压模块21和电压比较模块22；
所述稳压分压模块21与所述电压比较模块22连接；
所述稳压分压模块21用于对所述输入电源30进行稳压和分压，所述电压比较模块22用于对所述输入电压进行检测，并将所述检测结果发送至所述电子设备40。
本发明实施例通过所述电量存储模块10实现了输入电源的部分存储，并在输入电源掉电时将所述电量存储模块10的存储电能输出至电子设备；所述电源检测模块20实现了输入电源电压的检测，并通知正在运行的电子设备，使所述电子设备进行缓存数据的保存，避免由于断电导致电子设备中断运行而产生的数据丢失。
实施例二：
参阅图3，图示为本发明实施例提供的所述输入稳压电路500、电量存储电路100和输出稳压电路600电路结构示意图。
所述掉电保护装置包括电量存储电路100和电源检测电路200；
所述电量存储电路100用于将输入电源VCCIN中的部分电能进行存储，并在所述输入电源VCCIN掉电时，将所述电量存储电路100的存储电能输出至电子设备(图未示)；
所述电源检测电路200用检测所述输入电源VCCIN的状态，并将检测结果反馈至所述电子设备(图未示)。
进一步地，所述掉电保护装置还包括输入稳压电路500；
所述输入稳压电路500与所述电量存储电路100连接；所述输入稳压电路500用于对所述输入电源VCCIN进行滤波稳压。
进一步地，所述掉电保护装置还包括输出稳压电路600。
所述输出稳压电路600与所述电量存储电路100连接。所述输出稳压电路600用于将输出电源VCCOUT进行滤波稳压。
参阅图3，所述输入稳压电路500包括第一电容C1和第二电容EC1；
所述第一电容C1和第二电容EC1相互并联；所述输入稳压电路500通过连接器J1分别与所述输入电源VCCIN及参考地GND连接。
所述第一电容C1和第二电容EC1用于对所述输入电源VCCIN的滤波稳压，保证输入电源VCCIN电压的稳定性。
作为优选，在本发明实施中，所述第二电容EC1采用固态存储电容。
参阅图3，所述电量存储电路100包括第一二极管D1、第一电阻R1、第三电容EC2和第二二极管D2；
作为优选，在本发明实施中，所述第一二极管D1采用内阻为零欧姆级的低压降二极管，从而减少所述第一二极管D1输出端的电压与输入端的电压的压差。
作为优选，在本发明实施中，所述第一电阻R1采用大功率电阻。具体值可根据所述输入电源VCCIN电压值及所述第三电容EC2的电容值计算得到。
作为优选，在本发明实施例中，所述第三电容EC2数量不少于一个，所述多个第三电容EC2进行并联连接，从而增加电容电能的存储量。
作为优选，在本发明实施中，所述第三电容EC2采用大容量固态储能电容。所述第三电容EC2为宽温度工作电容，所述第三电容EC2工作温度范围为-55℃～125℃。
作为优选，在本发明实施中，所述第三电容EC2的电容值为470uf到2500uf之间；也可以根据实际应用要求选择其他电容值。
作为优选，在本发明实施中，所述第二二极管D2采用内阻为零欧姆级的低压降二极管，从而减少第二二极管D2输出端的电压与输入端的电压的压差。
所述第一二极管D1一端分别与所述第一电容C1和第二电容EC1的一端连接，第一二极管D1的另一端分别与所述第一电阻R1一端连接及输出电源VCCOUT连接，所述第一电阻R1另一端与所述第三电容EC2一端连接，所述第三电容EC2另一端与所述第二二极管D2一端连接，所述第二二极管D2另一端与所述输出电源VCCOUT连接；
在正常供电时，所述输入电源VCCIN经所述第一电容C1和第二电容EC1滤波稳压后，经所述第一二极管D1输出所述输出电源VCCOUT，向所述电子设备(图未示)正常供电。由于所述第一二极管D1的单向导通性，实现所述输入稳压电路500与所述电量存储电路100的电源供电的单向导通；
另外，在所述输入电源VCCIN的正常供电时，所述输入电源VCCIN的一部分电能给所述电子设备(图未示)进行供电，另一部分电能通过所述第一电阻R1对所述第三电容EC2进行充电；通过所述第三电容EC2实现对第一电阻R1输入的电能进行存储；并通过所述第一电阻R1实现了对所述第三电容EC2的慢充电，降低了所述第三电容EC2的电容性负载对所述输入电源VCCIN的电压的冲击，保证所述电子设备(图未示)正常供电时的电压稳定性，实现了对第三电容EC2的慢充原理。
当所述输入电源VCCIN的电压跌落到低值时，所述第一二极管D1不能正向导通,处于非导通状态，此时所述第三电容EC2内的存储电能作用于所述第二二极管D2，所述第二二极管D2导通，继续给所述电子设备(图未示)供电，从而实现在所述输入电源VCCIN掉电后的电源的自动切换，防止所述电子设备(图未示)由于突然掉电出现关机而导致存储于缓存的数据没有及时得到保存而丢失及其他故障。通过所述第二二极管D2实现了所述输入电源VCCIN掉电时将所述输出电源VCCOUT切换至所述第三电容EC2。
由于第一二极管D1的单向导通性，防止所述电量存储电路100的储能电源流向所述输入稳压电路500，避免了电量存储电路100的电能的反灌输出，造成能量的损失。
通过所述第二二极管D2实现对所述第三电容EC2的快速放电及输入电源VCCIN掉电后的电源的无缝自动切换。
参阅图3，所述输出稳压电路600包括第四电容C2、第五电容EC3，
所述第四电容C2、第五电容EC3相互并联，一端与所述输出电源VCCOUT连接，另一端与所述参考地GND连接。
所述第四电容C2、第五电容EC3实现对所述输出电源VCCOUT的滤波稳压，输出稳定的所述输出电源VCCOUT至所述电子设备(图未示)。
可选的，在本发明实施例中，第四电容C2、第五电容EC3可以根据实际情况进行增减，第四电容C2、第五电容EC3的容值可以根据实际情况进行选择。
参阅图4，图示为本发明实施例提供的所述电源检测电路200结构示意图。
所述电源检测电路200包括稳压分压电路210和电压比较电路220；
稳压分压电路210和电压比较电路220连接；
所述稳压分压电路210用于对所述输入电源VCCIN进行稳压和分压，所述电压比较电路220用于对所述输入电压进行检测，并将所述检测结果发送至所述电子设备(图未示)。
所述稳压分压电路210包括第二电阻R2、稳压二极管D3、第三电阻R3和第四电阻R4；
作为优选，在本发明实施例中，所述稳压二极管D3的稳压电压值为9.1V。
所述第二电阻R2一端与所述输入电源VCCIN连接，另一端分别与所述稳压二极管D3一端及第三电阻R3一端连接；所述稳压二极管D3的另一端与所述参考地GND连接,所述第三电阻R3另一端与所述第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4另一端与所述参考地GND连接。
当所述输入电源VCCIN正常供电时，所述稳压二极管D3对所述输入电源VCCIN进行稳压，由于所述第三电阻R3和第四电阻R4相互串联，所述稳压二极管D3输出的稳压电源通过所述第三电阻R3和第四电阻R4分压后为所述电压比较电路220提供稳定的比较电压。
当所述输入电源VCCIN的电压值跌落到所述稳压二极管D3的稳压值以下时，此时，由于所述第三电阻R3和R4串联，对所述稳压二极管D3的输出电压进行分压。经过所述第三电阻R3和第四电阻R4分压后的输出电压经零欧姆电阻R14输入到电压比较电路220的输入端。所述第二电阻R2对所述稳压二极管D3进行限流保护，防止所述稳压二极管D3因过流而损毁。
参阅图4，所述电压比较电路220包括电压比较器U1及其***电路；
作为优选，在本发明实施例中，所述当所述比较器U1输入端电压值低于设定值时，所述电压比较器U1输出端的输出变化电压由高电平变化为低电平。
作为优选，在本发明实施例中，所述电压比较器U1采用SGM706型号比较器，所述GM706比较器的基准电压为1.25v,当所述第三电阻R3和第四电阻R4分压后的输出电压低于1.25V时，所述电压比较器U1的输出电压从高电平转换为低电平。
可选的，也可以采用其他型号电压比较器来实现对输入电压进行比较。
所述比较器U1对所述稳压分压电路210的输出电压进行比较，并将比较结果输出至所述电子设备(图未示)。所述电压比较器U1检测所述稳压分压电路210的输出电压值是否低于设定值，若所述输出电压值低于所述设定值，所述电压比较器U1则输出变化电平。
参阅图3和图4。所述电压比较器U1检测到输入电源VCCIN的电压跌落到设定值后，便输出变化电平电压至所述电子设备。此时，所述电子设备接收到所述电压比较器输出的变化电平信号后，便知道所述输入电源已经供电不足或者突然掉电，便对所述电子设备中程序运行中的一些缓存数据进行紧急存储处理，避免了由于所述输入电源VCCIN的供电不足关机而导致数据的丢失。
与此同时，由于所述输入电源VCCIN的电压跌落到设定值后，所述第一二极管处于非导通状态，所述第二二极管D2在所述第三电容EC2的存储电能的作用下导通。供电状态由输入电源VCCIN自动切换至所述第三电容EC2,继续给所述电子设备输出电源VCCOUT。
进一步地，所述电子设备接收所述电压比较器U1的输出变化电平后，通过所述电子设备上的连接器(图未示)将所述输入电源的电压状态发送至其他电子设备。
本发明实施例通过电路设置实现实施例一所述掉电保护装置，
所述电量存储电路100采用大容量固态储能的第三电容EC2进行储能，使所述掉电保护电路能在宽温、高湿环境等复杂环境下工作。
所述电量存储电路100采用第一电阻R1实现对所述第三电容EC2的慢充电，降低了所述第三电容EC2的容性负载对输入电源VCCIN的冲击，保证了电子产品的正常上电；并通过放第二二极管D2实现了对所述第三电容EC2的快放电及电子产品设备供电源的无缝切换。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种掉电保护电路，其特征在于，包括：
电量存储电路和电源检测电路；
所述电量存储电路用于将输入电源中的部分电能进行存储，并在所述输入电源掉电时，将所述电量存储电路的存储电能输出至电子设备；
所述电源检测电路用检测所述输入电源的状态，并将检测结果反馈至所述电子设备。
2.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于，所述电量存储电路包括第一二极管、第一电阻、第三电容和第二二极管；
所述第一二极管的一端分别与所述第一电阻一端及输出电源连接，所述第一电阻另一端与所述第三电容一端连接，所述第三电容另一端与所述第二二极管一端连接，所述第二二极管另一端与所述输出电源连接；
所述第一二极管用于所述电量存储电路与所述输入电源的单向导通，防止所述电量存储电路的储能电源流向所述输入电源；
所述第一电阻用于所述第三电容的慢充电，从而降低了所述第三电容的电容性负载对所述输入电源电压的冲击；
所述第三电容用于对所述第一电阻输入的电能的存储；
所述第二二极管用于所述输入电源掉电时将输出电源切换至所述第三电容。
3.根据权利要求2所述的掉电保护电路，其特征在于，所述第一二极管采用内阻为零欧姆级的低压降二极管，从而减少所述第一二极管输出端的电压与输入端的电压的压差；
所述第一电阻采用大功率电阻；
所述第三电容采用大容量固态储能电容，所述第三电容数量不少于一个，所述多个第三电容并联连接，从而增加电容的电能存储量；
所述第二二极管采用内阻为零欧姆级的低压降二极管，从而减少所述第二二极管输出端的电压与输入端电压的压差。
4.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于，所述电源检测电路包括稳压分压电路和电压比较电路；
稳压分压电路和电压比较电路连接；
所述稳压分压电路对所述输入电源进行稳压和分压，所述电压比较电路用于对所述输入电压进行检测，并将检测结果发送至所述电子设备。
5.根据权利要求4所述的掉电保护电路，其特征在于，所述稳压分压电路包括第二电阻、稳压二极管、第三电阻和第四电阻；
所述第二电阻对所述稳压二极管进行限流保护；
所述稳压二极管对所述输入电源进行稳压；
所述第三电阻和第四电阻串联，对所述稳压二极管的输出电压进行分压。
6.根据权利要求4所述的掉电保护电路，其特征在于，所述电压比较电路包括电压比较器及所述电压比较器的***电路；所述电压比较器对稳压分压电路的输出电压进行比较，并将比较结果输出至所述电子设备。
7.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于，还包括输入稳压电路，所述输入稳压电路与所述电量存储电路连接；所述输入稳压电路用于对所述输入电源进行滤波稳压。
8.根据权利要求7所述的掉电保护电路，其特征在于，所述输入稳压电路包括第一电容和第二电容；
所述第一电容和第二电容相互并联，所述第一电容和第二电容用于对所述输入电源滤波稳压，保证输入电源电压的稳定性。
9.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于，还包括输出稳压电路，所述输出稳压电路与所述电量存储电路连接；
所述输出稳压电路用于将所述输出电源进行滤波稳压。
10.根据权利要求9所述的掉电保护电路，其特征在于，所述输出稳压电路包括第四电容、第五电容，所述第四电容、第五电容并联连接，所述第四电容、第五电容用于所述输出电源进行滤波稳压。
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