CN110058074A - 一种掉电告警电路及其控制方法 - Google Patents

一种掉电告警电路及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种掉电告警电路及其控制方法，涉及掉电告警电路领域，包括：放电模块，其输入端用于与输入电源相连；隔离模块，其输入端用于与输入电源相连，其输出端与储能单元的输入端相连，储能单元的输出端用于与终端设备的功能模块相连；掉电电压检测模块，其输入端连接在放电模块和隔离模块之间，其输出端用于与功能模块相连，掉电电压检测模块的输出端与功能模块之间设有CPU单元，掉电电压检测模块用于检测输入电源的电压，进行分压处理后将分压电压发送至CPU单元，CPU单元用于判断分压电压是否小于预设的掉电检测门限。本发明适用于PON网关、机顶盒、融合终端等终端设备，其可使输入电源的电压快速下降，以减少储能单元的容量、成本和体积。

Description

一种掉电告警电路及其控制方法
技术领域
本发明涉及掉电告警电路领域，具体涉及一种掉电告警电路及其控制方法。
背景技术
在通信***中，终端设备掉电后，终端设备需要向局端设备上报掉电告警信息，局端设备收到这个信息后，进行相应的处理和记录，对该掉电终端设备标识掉电告警状态，这种功能就是掉电告警(DyingGasp)功能。
在终端设备在掉电时，为了实现向局端设备上报掉电告警信息的功能，在终端设备的电路设计中，必须设计有相应的掉电告警电路。目前常用的做法是，在输入电源处放置大容量的储能电容，同时将设备的总输入电源按一定比例分压提供给CPU检测，CPU具备固定的掉电检测门限，当终端设备掉电后，输入电源的电压下降，直至CPU的掉电检测门限以下，CPU即检测为掉电，然后关闭相关用电模块，上报掉电信息给局端，在从输入电源断开到CPU完成上报掉电告警信息的整个过程，均由储能电容中存储的电量维持设备进行各种操作，支持CPU把掉电告警信息发送给局端设备。
根据相关协议标准，***至少需要发送三次掉电告警信息，这个过程一般至少需要10ms以上的时间。为了保证掉电后，输入电压降低到触发CPU检测掉电之后，***仍能继续工作至少10ms以上，储能电容的容量就要求足够大，另一方面，终端设备的功能和接口越来越多，功耗越来越大，为了保证掉电后设备同样的工作时间，功耗越大，所需要的储能电容容量就越大，甚至需要在设备电源输入处放置多个大的储能电容来实现掉电告警功能。
目前这种在设备电源输入电压直接分压检测并直接放置储能电容的做法，存在的不足有1：设备的***接口增多，需要消耗的功耗也越大，那么掉电告警需要的电容的容量也越大，成本过高。2：大容量的电解电容在PCB板设计中，会占用更多的PCB空间，电容体积的增加，也容易与结构产生干涉等问题。3：大容量的电容更容易产生电解液泄漏、鼓包等问题，产生品质风险。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种掉电告警电路，其可使输入电源的电压快速下降，以减少储能单元所需维持的时间，从而降低了储能单元的成本和体积。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种掉电告警电路，包括：
放电模块，其输入端用于与输入电源相连；
隔离模块，其输入端用于与所述输入电源相连，其输出端与储能单元的输入端相连，所述储能单元的输出端用于与终端设备的功能模块相连，所述隔离模块用于使电流单向地从输入电源流向功能模块；
掉电电压检测模块，其输入端连接在所述放电模块和隔离模块之间，其输出端用于与所述功能模块相连，且所述掉电电压检测模块的输出端与功能模块之间设有CPU单元，所述掉电电压检测模块用于检测所述输入电源的电压，进行分压处理后将分压电压发送至所述CPU单元，所述CPU单元用于判断所述分压电压是否小于预设的掉电检测门限。
在上述技术方案的基础上，所述放电模块包括一放电电阻R3，所述放电电阻R3的一端用于与所述输入电源相连，另一端用于接地。
在上述技术方案的基础上，所述掉电电压检测模块包括串联的第一检测电阻R1和第二检测电阻R2，所述第一检测电阻R1的一端用于与所述输入电源相连，所述第二检测电阻R2的一端用于接地，且所述CPU单元的输入端连接在所述第一检测电阻R1和第二检测电阻R2之间。
在上述技术方案的基础上，所述第一检测电阻R1和第二检测电阻R2满足：R2：(R1+R2)＝A：B，其中A为所述掉电检测门限，B为所述输入电源的告警电压。
在上述技术方案的基础上，所述隔离模块包括一肖特基二极管，所述肖特基二极管的正极用于与所述输入电源相连，所述肖特基二极管的负极与所述储能单元相连。
在上述技术方案的基础上，所述储能单元包括多个并联的储能电容。
与此同时，本发明的目的在于提供一种掉电告警电路的控制方法，其可使输入电源的电压快速下降，以减少储能单元所需维持的时间，从而降低了储能单元的成本和体积。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种基于上述掉电告警电路的控制方法，该方法包括以以下步骤：
S1.终端设备掉电后，放电模块作用，使输入电源的电压快速下降；
S2.掉电电压检测模块实时检测输入电源的电压，进行分压处理后将分压电压发送至所述CPU单元；
S3.CPU单元判断分压电压是否小于预设的掉电检测门限，若是，则执行步骤S4；若否，则返回步骤S2；
S4.CPU单元关闭终端设备上对应的功能模块，并上报告警。
在上述技术方案的基础上，掉电电压检测模块利用串联的第一检测电阻R1和第二检测电阻R2对检测到的输入电源的电压进行分压，并将CPU单元的输入端连接在第一检测电阻R1和第二检测电阻R2之间，掉电电压检测模块将分压电压发送至CPU单元，再由CPU单元判断分压电压是否小于预设的掉电检测门限。
在上述技术方案的基础上，第一检测电阻R1和第二检测电阻R2满足：R2：(R1+R2)＝A：B，其中A为掉电检测门限，B为输入电源的告警电压。
在上述技术方案的基础上，预设的掉电检测门限为1.2V或1.5V，输入电源的告警电压为9V。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的掉电告警电路，由于在输入电源处设置了放电模块，在输入电源发生掉电时，放电模块可以使输入电源的电压快速下降至CPU单元的掉电检测门限以下，以快速触发CPU单元进行相应的掉电告警上报和掉电处理。同时在输入电源处设置隔离电路，在掉电时，储能电容的电量不会从放电模块放电消耗，仅用于支持终端设备的关闭和上报掉电动作，以减少储能电容所需维持的时间，从而减少储能电容电量实现掉电告警的功能。即相当于减少了整个过程所需要消耗的时间，从而可以降低对储能电容容量的要求，这样一来，一方面能够降低储能电容的成本，另一方面能够降低储能电容的体积规格，进而可以减少PCB板的体积，进一步降低成本。同时也避免了采用大容量的电容后，带来的电解液泄漏、鼓包等品质风险问题。
附图说明
图1为本发明实施例中掉电告警电路的结构框图；
图2为本发明实施例中掉电告警电路的电路图；
图3为本发明实施例中掉电告警电路的控制方法的流程图。
图中：1-放电模块，2-隔离模块，3-储能单元，4-CPU单元，5-掉电电压检测模块，6-用电电路。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供一种掉电告警电路，其包括放电模块、隔离模块、储能单元、掉电电压检测模块和CPU单元。同时参见图2所示，在图2的电路图中，放电模块标记为1，隔离模块标记为2，储能单元标记为3，CPU单元标记为4，掉电电压检测模块标记为5，用电电路标记为6，其中，用电电路上设有n个功能模块。
其中，放电模块，其输入端用于与输入电源相连。放电模块主要用于在输入电源发生掉电时，使输入电源的电压快速下降至CPU单元的掉电检测门限以下，以快速触发CPU单元进行相应的掉电告警上报和掉电处理。
具体而言，本实施例中的放电模块包括一放电电阻R3，所述放电电阻R3的一端用于与所述输入电源相连，另一端用于接地。在放电电阻R3的作用下可以使输入电源的电压快速下降至CPU单元的掉电检测门限以下。优选地，CPU单元的掉电检测门限可以是1.2V或者1.5V，具体的大小取决于CPU的参数。而CPU单元可以根据实际需要合理选择。
隔离模块，其输入端用于与所述输入电源相连，其输出端与储能单元的输入端相连，所述储能单元的输出端用于与终端设备的功能模块相连，所述隔离模块用于使电流单向地从输入电源流向功能模块。
具体而言，本实施例中的隔离模块包括一肖特基二极管D1，所述肖特基二极管的正极用于与所述输入电源相连，所述肖特基二极管的负极与所述储能单元相连。在肖特基二极管的作用下，可以隔离终端设备上的用电电路与放电模块，使电流单向地从输入电源流向功能模块，在输入电源发生掉电时，阻止电流从储能单元流向输入电源方向，即掉电时储能单元的电量不受放电模块的消耗和输入电源的影响，仅提供给用电模块，延长了用电模块工作的时间。另一方面，还可以使放电模块仅消耗输入电源的电量，使输入电源电压能够更快的下降。
此外，本实施例中的储能单元为多个并联的储能电容，储能电容用于存储电量，并在输入电压掉电后，用于支持终端设备进行掉电后的掉电告警上报的运行。优选地，这里的储能电容可以是电解电容EC(Electrolytic Capacitor)，即图2中的EC1、EC2和EC3。
掉电电压检测模块，其输入端连接在所述放电模块和隔离模块之间，其输出端用于与所述功能模块相连，且所述掉电电压检测模块的输出端与功能模块之间设有CPU单元，所述掉电电压检测模块用于检测所述输入电源的电压，进行分压处理后将分压电压发送至所述CPU单元，所述CPU单元用于判断所述分压电压是否小于预设的掉电检测门限。
具体而言，所述掉电电压检测模块包括串联的第一检测电阻R1和第二检测电阻R2，所述第一检测电阻R1的一端用于与所述输入电源相连，所述第二检测电阻R2的一端用于接地，且所述CPU单元的输入端连接在所述第一检测电阻R1和第二检测电阻R2之间，在电阻R2的两端还并联有电容C1，这里的电容C1主要是起到滤波的作用。
即掉电电压检测模块利用串联的第一检测电阻R1和第二检测电阻R2对检测到的输入电源的电压进行分压，将分压电压发送至CPU单元，再由CPU单元判断分压电压是否小于预设的掉电检测门限。采用这种方式处理不需要输入电压降到掉电检测门限才进行掉电告警。比如若预设的掉电检测门限为A，若需要输入电压跌落到B时就上报告警(A为掉电检测门限，B为输入电源的告警电压)，只需要第一检测电阻R1和第二检测电阻R2满足：R2：(R1+R2)＝A：B即可，采用这种方式可以节约整个过程所需花费的时间。作为一个较好的实施方式，这里输入电源正常工作电压为12V，预设的掉电检测门限为1.2V或1.5V，输入电源的告警电压为9V。其中，R1和R2选用10K级以上的电阻即可，并联在R2上的电容C1选用10pf～100pf的电容即可。
综上所述，本实施例中的掉电告警电路，由于在输入电源处设置了放电模块，在输入电源发生掉电时，放电模块可以使输入电源的电压快速下降至CPU单元的掉电检测门限以下，以快速触发CPU单元进行相应的掉电告警上报和掉电处理。同时在输入电源处设置隔离电路，在掉电时，储能电容的电量不会从放电模块放电消耗，仅用于支持终端设备的关闭和上报掉电动作，以减少储能电容所需维持的时间，从而减少储能电容电量实现掉电告警的功能。即相当于减少了整个过程所需要消耗的时间，从而可以降低对储能电容容量的要求，这样一来，一方面能够降低储能电容的成本，另一方面能够降低储能电容的体积规格，进而可以减少PCB板的体积，进一步降低成本。同时也避免了采用大容量的电容后，带来的电解液泄漏、鼓包等品质风险问题。
参见图3所示，本发明实施例还提供一种掉电告警电路的控制方法，该方法包括以以下步骤：
S1.终端设备掉电后，放电模块作用，使输入电源的电压快速下降；
本实施例中的放电模块包括一放电电阻R3，所述放电电阻R3的一端与所述输入电源相连，另一端接地。采用这种处理方式后，在放电电阻R3的作用下可以使输入电源的电压快速下降至CPU单元的掉电检测门限以下。
S2.掉电电压检测模块实时检测输入电源的电压，进行分压处理后将分压电压发送至所述CPU单元；
具体而言，本实施例中的掉电电压检测模块包括串联的第一检测电阻R1和第二检测电阻R2，第一检测电阻R1的一端与输入电源相连，第二检测电阻R2的一端接地，且CPU单元的输入端连接在所述第一检测电阻R1和第二检测电阻R2之间。
即掉电电压检测模块利用串联的第一检测电阻R1和第二检测电阻R2对检测到的输入电源的电压进行分压，将分压电压发送至CPU单元，再由CPU单元判断分压电压是否小于预设的掉电检测门限。采用这种方式处理不需要输入电压降到掉电检测门限才进行掉电告警。比如若预设的掉电检测门限为A，若需要输入电压跌落到B时就上报告警(A为掉电检测门限，B为输入电源的告警电压)，只需要第一检测电阻R1和第二检测电阻R2满足：R2：(R1+R2)＝A：B即可，采用这种方式可以节约整个过程所需花费的时间。作为一个较好的实施方式，这里输入电源正常工作电压为12V，预设的掉电检测门限为1.2V或1.5V，输入电源的告警电压为9V。其中，R1和R2选用10K级以上的电阻即可，并联在R2上的电容C1选用10pf～100pf的电容即可。
S3.CPU单元判断分压电压是否小于预设的掉电检测门限，若是，则执行步骤S4；若否，则返回步骤S2；
在本实施例中，CPU单元的掉电检测门限可以是1.2V或者1.5V，具体的大小取决于CPU的参数。而CPU单元可以根据实际需要合理选择。
S4.CPU单元关闭终端设备上对应的功能模块，并上报告警。
本实施例中的掉电告警电路的控制方法，利用放电模块快速降低输入电源的电压，在输入电源发生掉电时，放电模块可以使输入电源的电压快速下降至CPU单元的掉电检测门限以下，以快速触发CPU单元进行相应的掉电告警上报和掉电处理。同时在输入电源处设置隔离电路，在掉电时，储能电容的电量不会从放电模块放电消耗，仅用于支持终端设备的关闭和上报掉电动作，以减少储能电容所需维持的时间，从而减少储能电容电量实现掉电告警的功能。即相当于减少了整个过程所需要消耗的时间，从而可以降低对储能电容容量的要求，这样一来，一方面能够降低储能电容的成本，另一方面能够降低储能电容的体积规格，进而可以减少PCB板的体积，进一步降低成本。同时也避免了采用大容量的电容后，带来的电解液泄漏、鼓包等品质风险问题。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种掉电告警电路，其特征在于，包括：
放电模块，其输入端用于与输入电源相连；
隔离模块，其输入端用于与所述输入电源相连，其输出端与储能单元的输入端相连，所述储能单元的输出端用于与终端设备的功能模块相连，所述隔离模块用于使电流单向地从输入电源流向功能模块；
掉电电压检测模块，其输入端连接在所述放电模块和隔离模块之间，其输出端用于与所述功能模块相连，且所述掉电电压检测模块的输出端与功能模块之间设有CPU单元，所述掉电电压检测模块用于检测所述输入电源的电压，进行分压处理后将分压电压发送至所述CPU单元，所述CPU单元用于判断所述分压电压是否小于预设的掉电检测门限。
2.如权利要求1所述的掉电告警电路，其特征在于：所述放电模块包括一放电电阻R3，所述放电电阻R3的一端用于与所述输入电源相连，另一端用于接地。
3.如权利要求1所述的掉电告警电路，其特征在于：所述掉电电压检测模块包括串联的第一检测电阻R1和第二检测电阻R2，所述第一检测电阻R1的一端用于与所述输入电源相连，所述第二检测电阻R2的一端用于接地，且所述CPU单元的输入端连接在所述第一检测电阻R1和第二检测电阻R2之间。
4.如权利要求3所述的掉电告警电路，其特征在于：所述第一检测电阻R1和第二检测电阻R2满足：R2：(R1+R2)＝A：B，其中A为所述掉电检测门限，B为所述输入电源的告警电压。
5.如权利要求1所述的掉电告警电路，其特征在于：所述隔离模块包括一肖特基二极管，所述肖特基二极管的正极用于与所述输入电源相连，所述肖特基二极管的负极与所述储能单元相连。
6.如权利要求1所述的掉电告警电路，其特征在于：所述储能单元包括多个并联的储能电容。
7.一种基于权利要求1所述的掉电告警电路的控制方法，其特征在于，该方法包括以以下步骤：
S1.终端设备掉电后，放电模块作用，使输入电源的电压快速下降；
S2.掉电电压检测模块实时检测输入电源的电压，进行分压处理后将分压电压发送至所述CPU单元；
S3.CPU单元判断分压电压是否小于预设的掉电检测门限，若是，则执行步骤S4；若否，则返回步骤S2；
S4.CPU单元关闭终端设备上对应的功能模块，并上报告警。
8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于：掉电电压检测模块利用串联的第一检测电阻R1和第二检测电阻R2对检测到的输入电源的电压进行分压，并将CPU单元的输入端连接在第一检测电阻R1和第二检测电阻R2之间，掉电电压检测模块将分压电压发送至CPU单元，再由CPU单元判断分压电压是否小于预设的掉电检测门限。
9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于：第一检测电阻R1和第二检测电阻R2满足：R2：(R1+R2)＝A：B，其中A为掉电检测门限，B为输入电源的告警电压。
10.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于：预设的掉电检测门限为1.2V或1.5V，输入电源的告警电压为9V。
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