一种系统掉电检测和保护电路的制作方法

1.本实用新型属于电力电子技术领域，特别涉及一种系统掉电检测和保护电路。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，电路几乎被应用到了生活的各个领域，但是电路产品容易受到很多不稳定因素的影响，例如系统的突然掉电，从而影响了产品的可靠性和稳定性，为了尽量避免这种不稳定性情况的出现，需要提供掉电检测和保护电路，通过电路对系统电压进行监测，当系统电压值下降到低压警戒值时电路输出信号，处理器接收到警告信号之后马上进行数据保存，防止数据丢失。
3.目前，掉电保护的方法主要有2种：
4.(1)加足够容量备用蓄电池，使系统掉电后继续工作；
5.(2)不加备用电池，把掉电时需要保护的数据存储在非易失性存储器中，如flash和eeprom。
6.第一种方法器件体积大、费用高并且蓄电池寿命短；第二种方法简单，但擦写器件的寿命有限。


技术实现要素：

7.本实用新型目的在于克服现有技术中存在的上述不足，解决现有技术中对掉电保护方法的缺点，从而提高产品的可靠性和稳定性。本技术在第二种的基础上提出一种改进的监测和保护电路，即利用lm393作为电压比较器，当检测到系统掉电时才将数据写入eeprom中。该方法不仅实现了系统数据掉电的保护，而且延长了eeprom的寿命。
8.本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：
9.一种系统掉电检测和保护电路，包括超级电容电路、dc-dc升压电路、lm393比较器电路、dc-dc降压电路；外部的+5v电源分别连接超级电容电路、lm393比较器电路、dc-dc降压电路，lm393比较器电路连接dc-dc升压电路，dc-dc升压电路、lm393比较器电路、dc-dc降压电路分别还连接外部的系统处理器。
10.所述lm393比较器电路连接关系包括：外接+5v电源依次经过电阻r3、r4连接第一比较器u2a正向输入端in+，电阻r3、r4之间还引出导线经过电阻r2接地，电阻r3、r4之间还引出导线经过电阻r8连接第二比较器u2b正向输入端in+，升压电路vcc_4v2输出端经过电阻r6、r5连接第一比较器u2a负向输入端in-，电阻r6、r5之间还引出导线经过并联的电阻r7和电容c22接地，电阻r6、r5之间还引出导线经过电阻r11连接第二比较器u2b负向输入端in-，第一比较器u2a输出端输出v_det信号至升压电路的升压芯片的负反馈端fb引脚，第二比较器u2b输出端输出pd_detc信号至外部的系统处理器，第二比较器u2b输出端还分别经过电阻r9连接vcc_4v2、经过电阻r10接地。
11.所述dc-dc升压电路连接关系包括：升压电路输入端连接外部的超级电容1，升压电路输入端与输出端之间依次连接有电感l12、二极管d12，升压电路输入端经过电容c12接
地，升压电路输出端输出vcc_4v2电压；升压芯片的fsel引脚、en引脚连接分别经过电阻r26、r21连接升压电路输入端，升压芯片的ss引脚经过电容c13接地，升压芯片的in引脚、sw引脚分别连接电感l12的两端，升压芯片的fb引脚经过电阻r24连接使能端口v_det，升压芯片的fb引脚还经过电阻r23接地，还经过电阻r22连接升压电路输出端；升压芯片的comp引脚经过电容c14、电阻r25接地；二极管d12和升压电路输出端之间还经过电容c15、c16、c17接地。
12.所述二极管d12为肖特基二极管。
13.所述电容c13、电容c14、c15、c16、c17为陶瓷电容或电解电容。
14.本实用新型具有以下有益效果及优点：
15.1.本实用新型阐述的电路是一种非常实用的系统掉电检测和保护电路，此电路可以让系统避免突然掉电时丢失数据的现象，有效的提高了产品的可靠性和稳定性。
16.2.本技术提出的一种改进的监测和保护电路，利用lm393作为电压比较器，当检测到系统掉电时才发送掉电信号至上位机将数据写入eeprom中。该方法不仅实现了系统数据掉电的保护，而且延长了eeprom的寿命。并且该电路结构设计合理，适用性好。
附图说明
17.图1为掉电检测保护电路结构示意图；
18.图2为比较器电路结构示意图；
19.图3为升压电路结构示意图；
20.图4为具体实施例的电源波形图。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型的目的，但不用来限定本实用新型的范围。
22.如图1是掉电检测保护电路框图，此功能框图可以更好的阐述掉电检测保护电路的工作原理。掉电电路为四个部分：超级电容电路、dc-dc升压电路、lm393比较器电路、dc-dc降压电路。这四部分电路和处理器组成一个完整的掉电检测和保护电路。dc-dc降压电路采用现有常用的降压芯片，型号为mp2315。
23.lm393比较器电路如图2所示，图中比较器in-输入端的vcc_4v2是mp1542升压电路的输出，即图2vcc_4v2端与图3的vcc_4v2端相连。in+输入端是系统的5v电压，当vin-《vin+时，比较器输出高电平；当vin-》vin+时，比较器输出低电平，即比较器的输出端v_det和pd_detc都是低电平信号。v_det信号与图3的mp1542升压电路相连接，pd_detc信号与系统处理器相连接。
24.具体电路连接关系包括：外接+5v电源依次经过电阻r3、r4连接第一比较器u2a正向输入端in+，电阻r3、r4之间还引出导线经过电阻r2接地，电阻r3、r4之间还引出导线经过电阻r8连接第二比较器u2b正向输入端in+，升压电路vcc_4v2输出端经过电阻r6、r5连接第一比较器u2a负向输入端in-，电阻r6、r5之间还引出导线经过并联的电阻r7和电容c22接地，电阻r6、r5之间还引出导线经过电阻r11连接第二比较器u2b负向输入端in-，第一比较器u2a输出端输出v_det信号(使能信号)至升压电路的升压芯片的负反馈端fb引脚，第二比
较器u2b输出端输出pd_detc信号至外部的系统处理器，第二比较器u2b输出端还分别经过电阻r9连接vcc_4v2、经过电阻r10接地。
25.mp1542升压电路如图3所示，升压电路的输入端与超级电容连接，系统通过图2的lm393比较器电路控制着图3mp1542升压电路的使能，系统上电后，图2的比较器两端输入大小为：vin-《vin+，因此图2的比较器输出高电平信号v_det，v_det信号接入了图3的mp1542升压电路负反馈端，即fb引脚，由于v_det为高电平时拉低电路的输出，从而达到不使能升压电路的效果；
26.系统断电后，5v系统电压快速下降，图2的lm393比较器两端输入大小为：vin-》vin+，因此图2的lm393比较器输出低电平信号v_det，v_det信号接入了图3的mp1542升压电路负反馈端，即fb引脚，v_det为低电平时，根据公式：vout＝[r22
×
(r23+r24)/(r23
×
r24)+1]
×
vfb，vfb是fb端电压,得到图3的mp1542升压电路输出为4.25v，达到了使能升压电路的效果。
[0027]
具体电路连接关系包括：升压电路输入端连接外部的超级电容1，升压电路输入端与输出端之间依次连接有电感l12、二极管d12，升压电路输入端经过电容c12接地，升压电路输出端输出vcc_4v2电压；升压芯片的fsel引脚、en引脚分别经过电阻r26、r21连接升压电路输入端，升压芯片的ss引脚经过电容c13接地，升压芯片的in引脚、sw引脚分别连接电感l12的两端，升压芯片的fb引脚经过电阻r24连接使能端口v_det，升压芯片的fb引脚还经过电阻r23接地，还经过电阻r22连接升压电路输出端；升压芯片的comp引脚经过电容c14、电阻r25接地；二极管d12和升压电路输出端之间还经过电容c15、c16、c17接地。
[0028]
为了更直观的阐述掉电检测保护电路的作用，绘制了系统工作的电源波形图，如图4所示，掉电电路的四个部分电路分别在不同的时间发挥着不同的作用。
[0029]
当5v电源供电时，lm393比较器的高电平输出让mp1542升压电路不工作，为超级电容提供只进不出的充电环境(电容充满后两端电压为4v)，系统的常用4.2v电源是5v通过降压电路获得。
[0030]
当系统断电时，lm393比较器的低电平信号使能mp1542升压电路，为超级电容提供放电回路(超级电容电压有8-10s时间稳定在2.5-4v，mp1542最低输出电压2.5v)，超级电容电压通过mp1452电路升到4.2v，作为处理器的备用供电电源，在开启备用电源之时，lm393比较器也给处理器发出了一个低电平报警信号，处理器检测到此信号马上做出保存数据等一系列关闭系统的应急操作。
[0031]
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰应视为本实用新型的保护范围。