CN201075737Y - 一种掉电保护电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种掉电保护电路,包括充电回路、放电回路,所述充电回路包括串联连接的电感L1、储能元件和充电控制开关,所述放电回路包括串联连接的二极管D1和与充电回路共用的电感L1和储能元件,以及并联连接在电感L1和储能元件两端的放电控制开关。采用本实用新型的掉电保护电路,将降压充电和升压放电有机的结合起来,成为一个稳定的整体设计,并降低了电路的器件成本。

Description

一种掉电保护电路
技术领域
本实用新型涉及一种突发掉电的保护电路,更具体的讲,本实用新型涉及一种用于各类电子产品及存储设备预防突发掉电的保护电路。
背景技术
众所周知,许多电子设备或者存储设备,例如硬盘,U盘以及新型固态盘,随着其***和结构越来越复杂,数据的读写往往是通过文件的方式完成,而不是直接对存储单元地址操作,用文件读写方式操作数据,在设备操作过程中往往将数据缓存在易失性的存储空间,如SDRAM,一旦***意外突然掉电,这些数据往往被永久丢失,如果这些丢失的数据包括固件内容或者数据地址的映射表等***信息,就将对设备造成毁灭性的灾难。因此,目前大部分电子产品以及存储设备都会在电路设计上,加一个掉电保护的设计,来预防这种突发的掉电情况。掉电保护设计的目的是:使得设备在意外失去供电的情况下,可以保证设备运行状态的确定性以及记录数据的完整性;当设备供电恢复后,现场数据及设备***状态可以及时恢复,避免设备丢失数据或者主控产生混乱。对于这种掉电保护的设计,虽然其在整个产品设计中只占据很小的一块,但其地位和作用却是不可忽视的。不同的产品和不同的厂家,有不同的设计方法,但追求的目标却是相同的,即用最少的资源和成本,来实现一个稳定的设计用来处理这种突然掉电情况。但是,不恰当的设计往往导致产品成本提高,甚至设计对于突然掉电情况的处理不够理想等状况。现有的掉电保护电路一般采用如图1、2所示的电路,在电路中设置储能元件,充电回路采用如图1所示的降压型稳压电路设计,在放电回路中采用如图2所示的升压型稳压电路设计,充电回路和放电回路互相分离,两电路中只共用储能元件。这种掉电保护电路电路实现虽然合理,但是电路中的器件成本较高。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题是提出了性能稳定且简单易行的掉电保护电路,将充电回路和放电回路进行有机的结合,使其能够在设备突然掉电情况下,继续为设备供电一段时间,保证设备能把处理中的数据以及相关状态信息安全保存。
本实用新型提出的掉电保护电路,包括充电回路、放电回路,所述充电回路包括串联连接的电感L1、储能元件和充电控制开关,所述放电回路包括串联连接的二极管D1和与充电回路共用的电感L1和储能元件,以及并联连接在电感L1和储能元件两端的放电控制开关。
优选的,所述充电回路还包括一个反向并联连接在电感L1和储能元件上的续流二极管D2,续流二极管D2、电感L1、充电控制开关和储能元件构成降压充电回路。
优选的,所述放电回路还包括一个退耦电容C2,该退耦电容C2一端连接在放电回路输出端,另一端与地相连,退耦电容C2、续流二极管D1、电感L1、放电控制开关和储能元件构成升压放电回路。
优选的,所述的储能元件为电容C1或者电池。
优选的,所述的放电控制开关具体为由开关电源构成的开关电路。
优选的,所述的充放电控制开关为由PWM器件控制的脉冲式开关子电路,控制充放电回路对储能元件进行脉冲式充放电。
优选的,所述电路还包括一个检测子电路,通过检测充电时电感和储能元件之间的连接点的电压控制充电控制开关的通断。
优选的,所述的检测子电路上还设有一个RC滤波子电路。
采用本实用新型的掉电保护电路,具有以下有益效果:
1.采用不同的储能元件,能实现不同的供电时间和供电电压,保证了设备在突然掉电时,可以把操作中的数据以及***状态信息保存下来;
2.本实用新型通过储能检测脚了解储能元件的充电情况,同时,通过充电使能脚控制电源电压是否对电路继续充电;
3.本实用新型对放电电路的设计采用升压电路的设计,可以根据设备的需要得到不同的电源电压;
4.本实用新型放电电路中的放电电压使能脚的设计,可以通过使能该管脚实现对放电电压的使能控制;
5.充电电路和放电电路设计在同一个电路上实现,共用了充放电电感,缩小了电路规模,有效地节约了该掉电保护装置的成本,同时也能保证设计的稳定性;
6.本实用新型在实施过程中采用开关电源方式进行脉冲充电,可以方便灵活的对充电电流的大小和充电时间进行控制,其充放电效率高,能量损耗低。
附图说明
图1为现有技术充电回路原理图;
图2为现有技术放电回路原理图;
图3为本实用新型掉电保护电路原理图;
图4为本实用新型掉电保护电路实施例电路图;
图5为本实用新型掉电保护电路工作流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施例,并结合附图对本实用新型进行详细说明。
如图3所示的本实用新型掉电保护电路原理,图中VCCIN为输入电源;VOLT_DETECT为储能检测脚,其主要用来将储能电容充电状况反馈给主控,由其判断是否关闭充电使能;J1为充电电路的使能开关,当其闭合时,输入电源为储能电容充电,当其断开时,电源停止为电容充电;L1为充放电电感,主要用来在充放电过程中储能;D2为二极管,主要作用是续流;C1为储能电容,其主要用来储存电量;J2为放电电路的使能开关,在充电过程中,主控将使其处在断开状态,在放电过程中,主控将使其处在间断的闭合和断开状态;C2是升压放电电路的输出退耦电容,D1是二极管,单向导通防止升压后的电流反向流动;VCCOUT为输出电源,在设备突然掉电后,通过其向设备供电。
充电过程:当使能J1闭合,J2断开时,二极管D2处于不导通状态,J1、L1、D2以降压开关电源的方式给C1充电;当使能J1断开时,电感L1释放电能,产生顺时针电流,继续向电容C1储能;然后,电容在反复的闭合断开中,电压逐渐升高直到与电源平衡。当VOLT_DETECT反馈电容C1电压没有达到阈值时,电源继续向储能电容C1充电;当VOLT_DETECT反馈的电容C1电压值达到阈值时,主控通过断开J1,停止对储能电容C1充电。
放电过程:J1打开,J2、L1、D1、C2以升压开关电源的方式为外界供电。通过闭合使能J2,开启供电电路,一部分电能被转移到电感L1上,然后,断开使能J2,电感L1将释放转移其上的电能,同时,产生电流使得VCCOUT端电势升高,同时向设备供电;接下来,再不断的进行闭合和断开使能J2,直到设备主控完成需要保存的内容或者电容放电结束。
如图4所示为本实用新型设计思路下的一个实施例,图中VCC50为图3原理图中的充电放电电源VCCIN和VCCOUT,其中图上方所示为充电电源VCCIN,图中右下所示为放电电源VCCOUT;图中C5所示为储能电容;图中L4所示为图3原理图中的充放电电感L1;图中电容C94,C95,C11,C12,C93,电阻R26,R31,R4,以及芯片U3(SP6641A/B)组成放电开关电路;图中D2为原理图中所示的续流二极管D2;图中D1所示为原理图中所示的续流二极管D1;图中PWM为电源电压使能管脚,其主要目的是主控通过使能该管脚实现对该充电电路的开关作用;图中所示的VOLT_DETECT跟原理图中的VOLT_DETECT一样,是储能探测脚;图中所示BCK_PWR_EN为放电使能管脚,其主要目的是主控通过使能该管脚在设备掉电时保持电源VCC50的电势;电阻R12,R30以及三极管Q1组充电开关电路,其主要作用是PWM为高电位的时候Q1关闭停止给电容C5充电,PWM为低电位的时候Q1打开开始给电容充电;电阻R27,电容C100组成滤波电路,其主要作用在于在电压检测过程中滤波和过流保护。
本实用新型的电路工作过程如图5所示,当设备正常上电后,主控将有效电源充电使能脚,对储能电容进行充电;然后,主控将周期查询电容电压监控脚,如果电压值不满足阈值大小,则继续有效电源充电使能,继续对电容充电,如果电压值满足阈值大小,则无效电源充电使能,停止电源对电容充电;接下来,主控将根据设备工作状态控制放电使能,如果设备发生突然掉电,则主控将有效放电使能,使储能电容放电,经过升压电路对外提供一段时间的电源电压,使得主控有充足的时间保存处理中的数据和相关设备状态信息,保证下次正常上电现场数据和设备状态可以恢复;如果操作正常结束,其间没有产生突然掉电状况,则设备主控将会进入***结束状态,数据和操作状态信息都被正常保存,则不需要该保护电路供电。
通过以上实施例,对本实用新型作了说明性描述。此外,本实用新型可实现的方法包括很多,其主要目的是通过充放电电路,实现当设备在操作过程中突然掉电时,对设备提供一段时间的电源电压,使得设备可以将操作中的数据以及***状态保存起来。本实用新型以一种实施例作为说明,可实现的方法有很多,都是在本实用新型主导思想之下,这些对于本领域技术人员来说都是显然的。此外,本实用新型提出的掉电保护装置不仅仅适用存储设备,其他的相似存在突然掉电隐患的电子产品也都可以使用该实用新型,以解决突发掉电带来的危害。此类似应用都不能认为是脱离本实用新型的主题思想和使用范围,对于以上这些对本领域技术人员来说是显而易见的,都包含在本实用新型的范围内。

Claims (8)

1.一种掉电保护电路,包括充电回路、放电回路,其特征在于,所述充电回路包括串联连接的电感L1、储能元件和充电控制开关,所述放电回路包括串联连接的二极管D1和与充电回路共用的电感L1和储能元件,以及并联连接在电感L1和储能元件两端的放电控制开关。
2.根据权利要求1所述的掉电保护电路,其特征在于,所述充电回路还包括一个反向并联连接在电感L1和储能元件上的续流二极管D2,续流二极管D2、电感L1、充电控制开关和储能元件构成降压充电回路。
3.根据权利要求1所述的掉电保护电路,其特征在于,所述放电回路还包括一个退耦电容C2,该退耦电容C2一端连接在放电回路输出端,另一端与地相连,退耦电容C2、续流二极管D1、电感L1、放电控制开关和储能元件构成升压放电回路。
4.根据权利要求1-3任一项所述的掉电保护电路,其特征在于,所述的储能元件为电容C1或者电池。
5.根据权利要求1-3任一项所述的掉电保护电路,其特征在于,所述的放电控制开关具体为由开关电源构成的开关电路。
6.根据权利要求1-3任一项所述的掉电保护电路,其特征在于,所述的充放电控制开关为由PWM器件控制的脉冲式开关子电路,控制充放电回路对储能元件进行脉冲式充放电。
7.根据权利要求1-3任一项所述的掉电保护电路,其特征在于,所述电路还包括一个检测子电路,通过检测充电时电感和储能元件之间的连接点的电压控制充电控制开关的通断。
8.根据权利要求7所述的掉电保护电路,其特征在于,所述的检测子电路上还设有一个RC滤波子电路。
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