專利名稱：一種直流電源瞬時(shí)掉電監(jiān)測器件及掉電處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源瞬時(shí)掉電監(jiān)測器件及掉電處理方法，屬于電子產(chǎn)品掉電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
工程應(yīng)用中，許多電子產(chǎn)品在系統(tǒng)異常掉電或關(guān)機(jī)時(shí)，需要完成掉電保護(hù)動作，如保存數(shù)據(jù)、調(diào)整系統(tǒng)工作狀態(tài)、發(fā)送報(bào)警信號、發(fā)送錯(cuò)誤信息等。由于PC機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)耗電量大，關(guān)機(jī)過程復(fù)雜且需要較長的時(shí)間，當(dāng)輸入電源瞬時(shí)掉電時(shí)，需要備用電源保證系統(tǒng)能夠正常關(guān)機(jī)。如中國發(fā)明專利《掉電保護(hù)方法、裝置、邏輯器件及存儲系統(tǒng)》(申請?zhí)?00710307035.X)和中國發(fā)明專利《一種掉電保護(hù)方法、系統(tǒng)和裝置》(申請?zhí)?200710198976. 4)中采用的方法。工程應(yīng)用中，大量電子產(chǎn)品采用微處理芯片(如單片機(jī)、DSP、可編程邏輯器件等)，由于微處理芯片耗電小，運(yùn)算速度快、系統(tǒng)掉電后需要完成的動作較少，因此采用備用電源和上述方法解決輸入電源掉電的問題，會顯著增加系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本。針對采用微處理芯片的電子產(chǎn)品中涉及的電源掉電問題，國內(nèi)多項(xiàng)專利給出了不同的解決辦法。如中國實(shí)用新型專利《滾筒洗衣機(jī)掉電檢測裝置》(申請?zhí)?CN201020188930. I)和中國發(fā)明專利《全自動洗衣機(jī)瞬時(shí)掉電記憶電路及其處理方法》(申請?zhí)?01010529539. 8)給出的掉電檢測方法是檢測直流電源的交流輸入端的交流信號， 根據(jù)交流信號的有無判斷電源是否掉電。其缺點(diǎn)是必須檢測直流電源的交流輸入端，在大多數(shù)應(yīng)用場合，直流電源沒有交流輸入端或交流輸入端不在電路板上，因此上述檢測方法僅限于具有交流輸入端的直流電源。另外，上述發(fā)明專利中的處理方法不能消除電源波動產(chǎn)生的誤觸發(fā)，如《全自動洗衣機(jī)瞬時(shí)掉電記憶電路及其處理方法》實(shí)施例中的圖2所示， 其最后兩步是系統(tǒng)關(guān)機(jī)和等待完全掉電，因此電源波動產(chǎn)生的誤觸發(fā)會使系統(tǒng)進(jìn)入等待狀態(tài)，如果此時(shí)系統(tǒng)電源恢復(fù)正常，則系統(tǒng)還將繼續(xù)等待電源掉電，并且系統(tǒng)不再接收外部任何指令，處于一種類似“死機(jī)”的狀態(tài)。中國發(fā)明專利《掉電記憶保護(hù)方法》(申請?zhí)?00910105019. I)給出一種不間斷保存數(shù)據(jù)的掉電數(shù)據(jù)保護(hù)方法，該方法采用軟件編程的方法實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的掉電保護(hù)，其主要問題是顯著增加了系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)擔(dān)，同時(shí)還增加了可擦寫存儲器的擦寫次數(shù)，縮短了可擦寫存儲器的使用壽命，并且系統(tǒng)在斷電時(shí)保存的數(shù)據(jù)可能不是最后時(shí)刻的數(shù)據(jù)。中國實(shí)用新型專利《一種掉電數(shù)據(jù)保存電路》(申請?zhí)朇N201020285186. 7)中給出了一種由單片機(jī)、電阻和電容構(gòu)成的掉電數(shù)據(jù)保存電路。該專利采用具有電壓檢測功能的單片機(jī)檢測前端電壓信號，當(dāng)前端電壓低于某設(shè)定值時(shí)，該單片機(jī)輸出中斷信號給另一個(gè)32位CPU完成掉電保護(hù)動作。該專利給出的方法涉及兩個(gè)CPU，電路較復(fù)雜，并且由其實(shí)施例可以看出，其僅適用于一種特殊的低壓單片機(jī)STC12C5202AD，不適用于其它單片機(jī)電路；同時(shí)，當(dāng)被檢測電壓掉電時(shí)，該專利需要32位CPU的電源能正常工作，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保存。實(shí)際應(yīng)用中被檢測的電壓掉電時(shí)，32位CPU的電源電壓也會同時(shí)掉電，該專利沒有提供方法在電源掉電后保證32位CPU的電源能正常供電。綜上所述，電源掉電監(jiān)測器件及掉電處理方法應(yīng)具有如下功能(I)能準(zhǔn)確監(jiān)測到輸入電源的掉電現(xiàn)象。(2)具有供電能力。電源斷電后能夠提供短時(shí)間的電源，供電子產(chǎn)品中的微處理芯片完成掉電保護(hù)動作。 (3)針對由電源波動產(chǎn)生的掉電誤觸發(fā)信號，掉電處理方法應(yīng)具有容錯(cuò)能力，避免出現(xiàn)類似“死機(jī)”的狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)所述不足，提供一種具有直流電源瞬時(shí)掉電監(jiān)測功能的器件和掉電處理方法，該器件能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測電路板電源，電源掉電或關(guān)機(jī)時(shí)提供掉電信號，電源斷電后，能夠?yàn)殡娮赢a(chǎn)品中的微處理芯片和掉電保護(hù)輔助器件提供短時(shí)間的電源；該掉電處理方法，適用于采用微處理芯片的電子產(chǎn)品，能夠在該器件供電的短時(shí)間內(nèi)完成掉電保護(hù)動作，如保存數(shù)據(jù)，調(diào)整系統(tǒng)工作狀態(tài)，發(fā)送報(bào)警信息，發(fā)送錯(cuò)誤信息等。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種直流電源掉電監(jiān)測器件，由二極管、用于比較外部直流電源電壓與輸出電源電壓的電壓比較單元、電能儲存單元構(gòu)成，外部直流電源從經(jīng)二極管后轉(zhuǎn)換為輸出電源，該輸出電源給電能儲存單元充電，同時(shí)也給電壓比較單元提供電源；當(dāng)外部直流電源掉電時(shí)，電能儲存單元繼續(xù)給電壓比較單元及外圍電路供電，其特征在于二極管阻止電能儲存單元中的電能從外部直流電源流出。有益效果是利用二級管的單向?qū)щ娞匦?，在電源正常工作時(shí)，外部電源通過二級管給電能儲存單元充電；在電源掉電時(shí)，阻止電子產(chǎn)品中其它外圍器件消耗電能儲存單元中的電能，延長電能儲存單元的供電時(shí)間， 保證微處理芯片有足夠的時(shí)間完成電源掉電保護(hù)動作。如上所述的一種直流電源掉電監(jiān)測器件，其特征在于所述的電壓比較單元為具有遲滯特性的電壓比較芯片。有益效果是由于電源正常時(shí)，二極管輸入端的電壓高于輸出端的電壓；電源掉電時(shí)，二極管輸入端的電壓低于輸出端的電壓；因此電壓比較芯片可以準(zhǔn)確地獲得電源掉電信號。如上所述的一種直流電源掉電監(jiān)測器件，其特征在于所述電壓比較單元通過管腿將掉電信號傳輸外部微處理芯片。其有益效果是，便于系統(tǒng)控制?！N電源掉電處理方法,其特征在于步驟一、檢查電源電壓，如檢查到掉電信號，則執(zhí)行步驟二程序；步驟二、停止微處理器當(dāng)前的工作，完成電源掉電后必須完成的工作；步驟三、調(diào)入延遲等待時(shí)間，所述延遲時(shí)間大于外部電源斷電后電能儲存單元能夠繼續(xù)供電的最大時(shí)間；步驟四、進(jìn)入延遲等待程序，如果在延遲等待時(shí)間內(nèi)，消耗完電能儲存單元中電能，微處理芯片將自然關(guān)機(jī)；如果延遲等待程序被執(zhí)行完，則可以判斷上次掉電信號是由于電源不正常波動產(chǎn)生的誤觸發(fā)，此時(shí)程序回到步驟一。其有益效果是該電源掉電處理方法能夠識別和正確處理誤觸發(fā)的掉電信號，防止系統(tǒng)進(jìn)入類似死機(jī)的狀態(tài)。消耗電能儲存單元中的電能，降低電能儲存單元的輸出電壓，使微處理器正常關(guān)機(jī)。本發(fā)明的有益效果是
(I)本發(fā)明具有電源掉電監(jiān)測功能，具有儲電功能，能夠在電源掉電后進(jìn)行短時(shí)間供電，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，工作可靠。(2)本發(fā)明利用了二極管的單向?qū)щ娞匦裕陔娫磾嚯姇r(shí)延長了器件中儲電元件的供電時(shí)間，使微處理芯片有足夠時(shí)間進(jìn)行掉電保護(hù)工作，提高了電路掉電保護(hù)的可靠性。(3)本發(fā)明通過檢測二極管兩端電壓的大小，可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地判斷電源是否掉電， 該判斷方法具有較好的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。(4)本發(fā)明可安裝在電子產(chǎn)品中需要進(jìn)行掉電保護(hù)的電路板上，可直接檢測電路板的直流電源，不需要額外增加引線和增加供電，使用方便。(5)本發(fā)明給出的電源掉電處理方法，能夠識別和正確處理誤觸發(fā)的掉電信號，防止系統(tǒng)進(jìn)入類似死機(jī)的狀態(tài)，具有較好的容錯(cuò)功能，提高了系統(tǒng)工作的可靠性。


附圖I為電源掉電監(jiān)測器件與其它電子器件間的結(jié)構(gòu)關(guān)系圖；附圖2為具有電源掉電監(jiān)測功能的器件的結(jié)構(gòu)原理圖；附圖3為掉電處理的流程圖；附圖4為一種掉電數(shù)據(jù)保存的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式附圖中的標(biāo)記附圖I中，I-直流電源掉電監(jiān)測器件、2-微處理芯片、3-掉電處理輔助電路、4-電源輸入、5-電源輸出。附圖2中，10-二極管、11-電壓比較單元、12-電能儲存單元。附圖4中，Dl-二極管、U0MAX485、U1-可擦洗存儲器X25045、C1-電解電容、U2-單片機(jī) W78E516。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明如附圖I所示，電源掉電監(jiān)測器件與其它電子器件間的結(jié)構(gòu)關(guān)系圖，電源輸入4首先輸入到直流電源掉電監(jiān)測器件1，直流電源掉電監(jiān)測器件I經(jīng)輸出電源5給微處理芯片2 和掉電處理輔助電路3供電，當(dāng)電源輸入4掉電時(shí)，由直流電源掉電監(jiān)測器件I輸出掉電信號給微處理芯片2，同時(shí)由直流電源掉電監(jiān)測器件I繼續(xù)為微處理芯片2及掉電處理輔助電路3供電；微處理芯片2接收到電源掉電信號后與掉電處理輔助電路3共同完成掉電保護(hù)動作。如附圖I所示，直流電源掉電監(jiān)測器件1，包含三個(gè)外接管腿，輸入管腿A，輸出管腿B和輸出管腿C。輸入管腿A為外部直流電源的輸入腿，輸出管腿B為直流電源的輸出腿，輸出管腿C輸出外部直流電源的掉電信號。如附圖2所示，直流電源掉電監(jiān)測器件I，由二極管10、電壓比較單元11、電能儲存單元12構(gòu)成。外部直流電源從管腿A輸入后，經(jīng)二極管后轉(zhuǎn)換為直流電源掉電監(jiān)測器件I 的輸出電源，該輸出電源在直流電源掉電監(jiān)測器件I內(nèi)部給電能儲存單元11充電，同時(shí)也給電壓比較單元11提供電源；輸出電源由管腿B輸出，輸出后的電源給圖I中的微處理芯片2及掉電處理輔助電路3供電。
進(jìn)一步的，當(dāng)外部電源瞬時(shí)掉電時(shí)，直流電源掉電監(jiān)測器件I內(nèi)部的電能儲存單元12通過管腿B繼續(xù)給內(nèi)部電壓比較單元11、微處理芯片2及掉電處理輔助電路3供電； 二極管10的功能是阻止電能儲存單元12中的電能從管腿A流出，避免其它器件消耗電能儲存單元12中的電能，延長電能儲存單元12的供電時(shí)間。所述的電壓比較單元11，為采用具有遲滯特性的電壓比較芯片，其輸入是二極管 10兩端的電壓；輸入電源正常工作時(shí)，二極管的輸入端電壓高于二極管的輸出端電壓，此時(shí)電壓比較單元11的輸出為高電平；輸入電源掉電時(shí)，二極管的輸入端電壓快速下降，二極管的輸出端電壓即電能儲存單元12的輸出電壓基本保持不變，因此二極管的輸入端電壓低于二極管的輸出端電壓，此時(shí)電壓比較單元11的輸出由高電平下跳為低電平。電壓比較單元11的輸出信號即為直流電源掉電監(jiān)測器件I輸出的電源掉電信號，該信號線通過管腿C連接到微處理芯片2。微處理芯片2中掉電保護(hù)方法的程序流程見附圖3，微處理芯片接收到電源掉電信號后，程序立即進(jìn)入電源掉電處理程序，程序首先停止微處理器當(dāng)前的工作，然后完成電源掉電后必須完成的工作；微處理芯片先調(diào)入延遲等待時(shí)間，延遲時(shí)間大于外部電源斷電后電能儲存單元能夠繼續(xù)供電的最大時(shí)間；再然后進(jìn)入等待延遲程序，如果在延遲等待時(shí)間內(nèi)，消耗完電能儲存單元中電能，微處理芯片將自然關(guān)機(jī)，如果等待延遲程序被執(zhí)行完， 則可以判斷上次掉電信號是由于電源不正常波動產(chǎn)生的誤觸發(fā)，此時(shí)微處理芯片繼續(xù)正常工作。附圖4為掉電數(shù)據(jù)保存電路實(shí)施例，本實(shí)施例中電能儲存單元11采用電容(Cl)， 二極管采用5819 (Dl)，電壓比較單元11采用芯片MAX485(U0)，微處理器芯片2采用單片機(jī) W78E516 (U2)，掉電處理輔助電路3采用可擦寫存儲器E2RomX25045 (Ul)。如附圖4所示，電容(Cl)的電壓范圍為單片機(jī)(U2)工作電壓的兩倍，容值與輸出電壓Up單片機(jī)(U2)的最小工作電壓Umin、需要的最小供電時(shí)間T、電容(Cl)的輸出電流I 之間的關(guān)系可用如下公式描述。
權(quán)利要求
1.一種直流電源掉電監(jiān)測器件，由二極管、用于比較外部直流電源電壓與輸出電源電壓的電壓比較單元、電能儲存單元構(gòu)成，外部直流電源從經(jīng)二極管后轉(zhuǎn)換為輸出電源，該輸出電源給電能儲存單元充電，同時(shí)也給電壓比較單元提供電源；當(dāng)外部直流電源掉電時(shí)，電能儲存單元繼續(xù)給電壓比較單元及外圍電路供電，其特征在于二極管阻止電能儲存單元中的電能從外部直流電源流出。
2.如權(quán)利要求I所述的直流電源掉電監(jiān)測器件，其特征在于所述的電壓比較單元采用具有遲滯特性的電壓比較芯片。
3.如權(quán)利要求I或2所述的直流電源掉電監(jiān)測器件，其特征在于所述電壓比較單元通過管腿將掉電信號傳輸外部微處理芯片。
4.一種電源掉電處理方法,其特征在于步驟一、檢查電源電壓，如檢查到掉電信號，則執(zhí)行步驟二程序；步驟二、停止微處理器當(dāng)前的工作，完成電源掉電后必須完成的工作；步驟三、調(diào)入延遲等待時(shí)間，所述延遲時(shí)間大于外部電源斷電后電能儲存單元能夠繼續(xù)供電的最大時(shí)間；步驟四、進(jìn)入延遲等待程序，如果在延遲等待時(shí)間內(nèi)，消耗完電能儲存單元中電能，微處理芯片將自然關(guān)機(jī)；如果延遲等待程序被執(zhí)行完，則可以判斷上次掉電信號是由于電源不正常波動產(chǎn)生的誤觸發(fā)，此時(shí)程序回到步驟一。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直流電源瞬時(shí)掉電監(jiān)測器件及掉電處理方法，屬于電子產(chǎn)品掉電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測電路板電源，電源掉電或關(guān)機(jī)時(shí)提供掉電信號，電源斷電后，能夠?yàn)殡娮赢a(chǎn)品中的微處理芯片和掉電保護(hù)輔助器件提供短時(shí)間的電源；該掉電處理方法，適用于采用微處理芯片的電子產(chǎn)品能夠，在該器件供電的短時(shí)間內(nèi)完成掉電保護(hù)動作，如保存數(shù)據(jù)，調(diào)整系統(tǒng)工作狀態(tài)，發(fā)送報(bào)警信息，發(fā)送錯(cuò)誤信息等。本發(fā)明適用于直流電源供電，具有適用面廣，電路簡單，成本低，工作可靠等特點(diǎn)。
文檔編號G01R19/00GK102590588SQ20121004176
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月23日
發(fā)明者周崗, 李光磊, 李文魁, 賈玉柱, 陳永冰, 陳陽 申請人:海軍工程大學(xué)