CN2745261Y - 一种直流小功率***掉电保护装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于直流供电，需掉电后短时供电以保存数据的直流小功率***掉电保护装置，由壳体及其内的电路组成，电路包括充电电路、电池、掉电保护启动电路和隔离电路，掉电保护启动电路的启动以***程序命令及掉电同时具备为条件。本实用新型的电路可实现无缝切换，且简单，成本低，易于集成进原有***。

Description

一种直流小功率***掉电保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种直流小功率***的掉电保护装置，尤其是涉及一种适用于直流供电，需掉电后短时供电以保存数据的直流小功率***掉电保护装置。

背景技术

一般的掉电保护是采用不间断电源UPS或根据UPS的原理略加改进。UPS电源分为离线式和在线式，离线式UPS电源包括逆变器、充电器、蓄电池等及交流稳压电路，其是在市电正常供电时，市电经非常简单的交流稳压电路直接输送给负载。这时，逆变器不工作，只是充电器给蓄电池充电。当市电突然中断时，逆变器启动将电池的直流电转换为交流电，并输送给负载。此间有一个转换时间，大约在5～8毫秒内完成；离线式UPS电源的特点是电路简单，易于实现，价格便宜，但由于它有切换时间，对电网污染抗干扰能力差，因此供电质量相对不是很高。在线式UPS电源元器件组成与离线式类似，其在电网正常供电时，首先将市电交流电源变为直流电源，然后，逆变器在机内的脉宽调制PWM控制信号的作用下，将直流电源变成被功率放大的脉宽调制脉冲，再经逆变器的输出滤波器，重新变成交流电源向负载提供。在线式不间断电源可以向用户提供无任何时间中断的交流电源，但成本较高。上述两种UPS电源最终输出的都是交流电源，由于一般使用芯片的***都要求是直流供电，显然UPS将直流电变为交流电这一个环节可以省掉，还有这两种UPS电源都是不分***处于何种状态，一但掉电就转向由UPS电源供电，而对有些***如电脑而言，在进行某些工作时是不能断电的，如工作、保存数据等，这时就需要无缝隙的掉电保护，而在另一些情况下，如流览网页、玩游戏或未进行任何操作时，就可以不必掉电保护，以免电池无谓放电；此外，一些小功率***，本身体积比较小，成本较低，如用UPS***，将得不偿失。

实用新型内容

本实用新型的目的，在于提供一种成本低、体积小，适用于直流供电、需掉电后短时供电以保存数据的直流小功率***掉电保护装置。

为实现上述目的，本实用新型的属于离线式的直流小功率***掉电保护装置，由壳体及其内的电路组成，壳体上装有外部电源输入端口Vi及至***的装置输出端口Vo，电路包括充电电路、电池、掉电保护启动电路和隔离电路，其特征是：所述的电路为：外部电源输入端口Vi后三分支，一支经二极管D1后至装置输出端口Vo，第二支经二极管D2后至电容C再接地，第三支经电压检测器U的输出端至三极管Q1的发射极，三极管Q1的控制极接***来的控制线、集电极与继电器J的常开触点电连接，继电器J的常开触点的另一端接电池B后接地，另有三极管Q2控制极接电压检测器U的输出端、集电极接三极管Q1的集电极、发射极接二极管D1之后，继电器J的控制端两接头一接地，一接三极管Q3的发射极，三极管Q3的控制极接在二极管D2后电容C前、发射极接二极管D1之后。

所述的掉电保护启动电路其启动以***程序命令及掉电同时具备为条件。

本实用新型适用的电流环境为直流环境，即输入输出都是直流，对电源不加变换，直接取用。

本实用新型的有益效果是：

1、采用继电器和场效应管或晶体管联合启动、停止掉电保护，即切换到电池供电。

2、电路简单，成本低，整个电路大概二十块钱，很容易集成进原有***。

3、即可由程序决定是否启动掉电保护，也可很方便地改为不由程序启动，直接由硬件控制，而且，程序的改动很简单，只在需要掉电保护的程序开始前加上置位指令。

4、当程序出现错误，导致无法关闭掉电保护时，本电路在一定时间后会强行切断***电源，从而使***停止运行。

5、当外部电源突然掉电时，从高电平降到低电平要3、4ms的时间，本实用新型的高速检测电路，在检测到外部电压低于设定值时，能在几ns内使输出从高电平变为低电平，控制切换电路切换到电池供电，而切换电路也是高速场效应管或晶体管，最多在三、四十纳秒内能从截止变为导通。因此，在外部电源还未降到芯片所需电压时已切换为电池供电，从而实现无缝切换。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型实施例程序框图。

图2是电路图。

图中：1壳体，2装置外部电源输入端Vi，3装置输出端Vo，4电池B，5二极管D1，6二极管D2，8三极管Q1，9三极管Q2，10三极管Q3，11电容C，12电压检测器U，13继电器J。

具体实施方式

从图1至图3可看到，本实用新型实施例的直流小功率***掉电保护装置，由壳体1及其内的电路组成，壳体上装有外部电源输入端口2及至***的装置输出端口3，电路包括充电电路、电池、掉电保护启动电路和隔离电路，具体电路为：外部电源输入端口1后三分支，一支经二极管5后至装置输出端口3，第二支经二极管6后至电容11再接地，第三支经电压检测器12的输出端至三极管8的集电极，三极管8的控制极接***来的控制线、集电极与继电器13的常开触点电连接，继电器13的常开触点的另一端接电池4后接地，另有三极管9控制极接电压检测器12的输出端、集电极接三极管8的集电极、发射极接二极管5之后，继电器13的控制端两接头一接地，一接三极管10的发射极，三极管10的控制极接在二极管6后电容11前、发射极接二极管5之后；掉电保护启动电路其启动以***程序命令及掉电同时具备为条件。

电路中的电池根据***所需电压选用，并经一定的稳压后输出给***；三极管可以是场效应管或晶体管；掉电保护电路中包括电检测元件、供电切换元件和掉电定时关断元件，电检测元件可以是掉电检测芯片或高速运算放大器；供电切换元件可以是场效应管或晶体管；掉电定时关断元件可以是用继电器、场效应管、或晶体管、电容组合而成，也可以用时间继电器。

其工作原理为：当外部电源正常时，***由外部电源直接供电。同时，外部电源经充电电路给电池充电。有些***在进行保存数据操作时是不能断电的，这时就需要进行掉电保护，而在另一些情况下，如读数据或未进行任何操作时，可以不必掉电保护，以免电池无谓放电，因此，启动掉电保护应具备：1、在一些关键操作，***程序中加有输出进行掉电保护请求、执行完保存数据操作后，立即撤消启动掉电保护请求的指令并通过控制线输出到装置。2、外部电源突然停止供电。即掉电保护启动电路其启动以***程序命令及掉电同时具备为必要条件。只有这两个条件同时具备，才会启动掉电保护电路，由电池对***供电，整个控制过程由图3所示。这样，掉电保护启动电路就由外部电源和***同时控制，在***发出进行掉电保护请求后，当启动电路一检测到外部电源停止供电时就启动掉电保护电路。***执行完保存数据操作后，立即撤消启动掉电保护的请求，所以，这时，即使突然停电，电池也不对***进行供电，如果撤消请求前正进行掉电保护由电池供电，电池也停止继续供电。另外，在外部电源和***之间有隔离电路，隔离电路用一个二极管，大概产生0.6V的压降，如果没有隔离电路，也就没有其产生的压降，外部电源就可直接供电给***，这对整个***来说将省很多事。在这里，有必要阐述一下设立隔离电路的理由。对输出到***的电压来讲，在掉电保护前后必须保持稳定，而对掉电保护电路来说，只有在检测到外部电压往下掉时才能让电池供电，不然，有限的电池电量将消耗在不必要的地方。如果外部电源和***之间直接相通，一方面，掉电保护电路要外部电源电压下降时才能启动掉电保护，要求电压不能稳定，另一方面，***的输入电压一定要保持稳定，这两方面的要求显然矛盾。为解决这个矛盾，只有加入隔离电路。加入隔离电路还可以在由电池供电时，电池的电流不会倒灌进外部电源，使电池的电不会发生无谓消耗，又可使外部电源在掉电时不影响***。

因充电电路太常见且不是本掉电保护电路的重点，为方便说明，在本实施例的电路图中省去了充电电路。

工作过程为：在Vi正常供电时，Vi通过D1供电给***，同时，通过D2给C充电，并使Q3可为三极管、场效应管等导通，从而使继电器J常开触点闭合。U为电压检测器，当外部电源正常供电时，U的PFO脚输出高电平，使三极管Q2可为晶体管或场效应管截止，这时，虽然继电器J已闭合，但电池B仍不能供电给***。Q1的控制端VControl由***程序控制，当程序给出低电平时，Q1导通，这时，V1等于电池电压和PFO输出电压较高的一个，即使PFO变为低电平，V1也保持高电平，使Q2截止。当发生掉电时，由于Q2不导通，Vo电压也跟着变低，最后使继电器常开触点断开，即不进行掉电保护。当程序给出高电平时，Q1截止，V1电压只由PFO输出电压决定。当U检测到外部电压低于设定值时，PFO就会变为低电平，从而使Q2导通，切换为电池供电。因C的电压尚足以使Q3导通，电池通过Q3继续维持继电器常开触点导通。这时，由于外部电源不供电，C处于放电状态，在一段时间后，C的电压降到Q3导通电压以下，使Q3截止，继电器断开，从而整个***强行断电。一般将强行断电时间设为正常情况下***处理完任务所需的最长时间以上，因此，在这段时间内，***处理完任务后，会给Q1一个低电平，使掉电保护提前结束。很关键的一点是，在掉电保护期间，***不再接受新任务，所以，在此期间，对键盘等输入***可不供电；对单任务***，***执行任务期间，本身不能接受新任务，任务一结束，立即取消掉电保护，从而自行断电，所以，是否继续对输入***进行供电无关紧要。如果不希望由程序控制，可去掉Q1，但这样会导致每次断电后，都要掉电保护，造成电池电量的无谓消耗。

Claims (5)

1、一种直流小功率***掉电保护装置，由壳体(1)及其内的电路组成，壳体上装有外部电源输入端口Vi(2)及至***的装置输出端口Vo(3)，电路包括充电电路、电池、掉电保护启动电路和隔离电路，其特征是：所述的电路为：外部电源输入端口Vi后三分支，一支经二极管D1(5)后至装置输出端口Vo，第二支经二极管D2(6)后至电容C(11)再接地，第三支经电压检测器U(12)的输出端至三极管Q1(8)的发射极，三极管Q1的控制极接***来的控制线、集电极与继电器J(13)的常开触点电连接，继电器J的常开触点的另一端接电池B(4)后接地，另有三极管Q2(9)控制极接电压检测器U的输出端、集电极接三极管Q1的集电极、发射极接二极管D1之后，继电器J的控制端两接头一接地，一接三极管Q3的发射极，三极管Q3的控制极接在二极管D2后电容C前、发射极接二极管D1之后；所述的掉电保护启动电路其启动以***程序命令及掉电同时具备为条件。

2、根据权利要求1所述的直流小功率***掉电保护装置，其特征是：所述的掉电保护电路中的电检测元件，可以是掉电检测芯片或高速运算放大器。

3、根据权利要求1所述的直流小功率***掉电保护装置，其特征是：所述的三极管为场效应管或晶体管。

4、根据权利要求1所述的直流小功率***掉电保护装置，其特征是：所述的掉电保护电路中的供电切换元件，可以是场效应管或晶体管。

5、根据权利要求1所述的直流小功率***掉电保护装置，其特征是：所述的掉电保护电路中的掉电定时关断元件，可以是用继电器、场效应管、或晶体管、电容组合而成，也可以用时间继电器。

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