專利名稱：一種時(shí)鐘供電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供電電路，尤其涉及一種時(shí)鐘供電電路。
技術(shù)背景現(xiàn)有的時(shí)鐘供電電路一般都分為電池供電和超級電容供電兩種，采用 電池供電的時(shí)鐘供電電路由于電池充電次數(shù)、壽命和高低溫環(huán)境等的影響， 應(yīng)用受到一定的限制。目前采用超級電容的時(shí)鐘供電電路應(yīng)用得較為廣泛。如圖1所示的現(xiàn)有時(shí)鐘電路，它的供電路由二極管D1和超級電容C1組成， 該超級電容C1的容量為O.IF。本發(fā)明中的超級電容是指容量為幾萬微法 拉的大容量電容。當(dāng)輸入電源VCC停電后，時(shí)鐘芯片U1和晶振Y1還需 繼續(xù)工作，以維持時(shí)鐘計(jì)數(shù)，它們的供電由超級電容Cl來保證。時(shí)鐘芯 片Ul和晶振Yl組成的時(shí)鐘電路相當(dāng)于電容C1的放電阻抗，阻抗特性與 Ul、 Yl、 Rl、 R2有關(guān)，從實(shí)際測試的放電特性來看，時(shí)鐘電路的阻抗特 性類似于阻性負(fù)載，當(dāng)輸入電壓高時(shí)，放電電流也大，輸入電壓低時(shí)，放 電電流也相應(yīng)變小，所以電容放電曲線類似于指數(shù)曲線。 上述時(shí)鐘供電電路存在以下缺點(diǎn)1. 維持供電的時(shí)間與電容容量直接相關(guān)，由于先采用的電容容量很 大，再加大電容容量將直接影響電容的體積和成本。2. 電容放電曲線為指數(shù)類型，能量利用率較低。3. 可以在供電電路與時(shí)鐘電路間串一限流電阻，但由于其放電曲線類 型是不變的，且電阻存在分壓，電容放電電壓下限被提高，所以串聯(lián)限流 電阻只能略微延長一點(diǎn)放電時(shí)間，作用有限。4. 由于時(shí)鐘放電電路放電電流極小，最小為幾百納安培，無法對電容 供電電路進(jìn)行調(diào)壓限流等改變電容放電曲線類型的改進(jìn)措施，因?yàn)檎{(diào)壓芯 片或基準(zhǔn)源自身的耗電遠(yuǎn)大于時(shí)鐘電路的耗電。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明就是為了克服上述不足，提出一種時(shí)鐘供電電路，能延長供電時(shí)間。為此，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種時(shí)鐘供電電路，包括貯能電路、控制電路，所述控制電路連接在 電源與貯能電路之間，所述貯能電路在控制電路的控制下能在電源供電時(shí) 儲存能量并在電源停止供電時(shí)對時(shí)鐘電路放電，還包括限流模塊，所述限 流模塊連接在所述貯能電路與時(shí)鐘電路之間，所述限流模塊使貯能電路逐 級放電，使所述時(shí)鐘電路工作在小電流狀態(tài)。優(yōu)選地，所述限流模塊包括至少兩級限流電路。所述限流模塊包括第一晶體管、第二晶體管，所述第一、二晶體管的 集電極分別與貯能電路的正供電端相連，所述第一、二晶體管的射極分別 與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連，所述第一晶體管的集電極還與第二晶體管 的基極相連，所述第一晶體管的基極通過第一電阻與貯能電路的正供電端 相連、通過第四電阻與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連。所述控制電路包括第一二極管和第二二極管，所述第一、二二極管正 極與電源的正極相連，所述第一二極管負(fù)極與貯能電路相連，所述第二二 極管負(fù)極與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連。所述第一晶體管集電極通過第二電阻與貯能電路的正供電端相連。 所述第二晶體管集電極通過第三電阻與貯能電路的正供電端相連。 所述第二晶體管發(fā)射極通過第三電阻與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連。 所述限流模塊包括第一晶體管、第二晶體管，所述第一、二晶體管的 發(fā)射極分別與貯能電路的正供電端相連，所述第一、二晶體管的集電極分 別與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連，所述第一晶體管的集電極還與第二晶體 管的基極相連，所述第一晶體管的基極通過第一電阻與貯能電路的正供電 端相連、通過第四電阻與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連。所述貯能電路包括超級電容或電池或電感，所述超級電容或電池或電 感連接在第一二極管負(fù)極與時(shí)鐘電路的第一輸入端之間。所述限流模塊還包括第三晶體管、第四晶體管，所述第三、四晶體管 的集電極分別與貯能電路的正供電端相連，所述第三、四晶體管的射極分 別與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連，所述第三晶體管的集電極還與第四晶體管的基極相連，所述第三晶體管的基極通過第五電阻與貯能電路的正供電 端相連、通過第八電阻與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連。所述限流模塊還包括第三晶體管，所述第三晶體管的集電極通過第七 電阻與貯能電路的正供電端相連，其射極與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連， 其基極通過第二電容與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連、通過第五電阻與第一 晶體管的集電極相連。所述第一二極管和第二二極管分別接到不同的電源。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明的時(shí)鐘供電電路包括限流模塊，該限流模塊能在貯能電路放電 時(shí)使所述時(shí)鐘電路工作在小電流狀態(tài)。這樣就相當(dāng)于使貯能電路工作在低 電壓段，從而延長貯能電路的供電時(shí)間，即延長了時(shí)鐘供電電路的供電時(shí)間。本發(fā)明的時(shí)鐘供電電路在延長供電時(shí)間的同時(shí)，不需要采用大容量的 超級電容，極大地減小了超級電容的容量需求，可減小超級電容的尺寸， 方便數(shù)字電路的小型化。本發(fā)明的時(shí)鐘供電電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，有利于商業(yè)推廣應(yīng)用。


圖1是現(xiàn)有時(shí)鐘供電電路的示意圖； 圖2是電容阻性放電曲線圖；圖3是兩級限流放電時(shí)的超級電容電壓和電流示意圖； 圖4是本發(fā)明具體實(shí)施方式
一的示意圖；圖5是本發(fā)明具體實(shí)施方式
一和現(xiàn)有的時(shí)鐘供電電路的仿真比較示意圖；圖6是圖5的仿真結(jié)果示意圖；圖7是本發(fā)明具體實(shí)施方式
二的示意圖 圖8是本發(fā)明具體實(shí)施方式
三的示意圖； 圖9是本發(fā)明具體實(shí)施方式
四的示意圖； 圖IO是本發(fā)明具體實(shí)施方式
五的示意圖； 圖11是本發(fā)明具體實(shí)施方式
六的示意圖；圖12是本發(fā)明具體實(shí)施方式
七的示意圖。 圖13是本發(fā)明具體實(shí)施方式
八的示意圖。
具體實(shí)施方式
為了便于下面的描述，下面先對電容阻性放電進(jìn)行理論分析。如圖2 所示，對于同樣的電壓差A(yù)V，高電壓段的放電維持時(shí)間Atl就遠(yuǎn)小于低 電壓段的放電維持時(shí)間At2，其原因就是對應(yīng)高電壓段的放電電流遠(yuǎn)大于 低電壓段的放電電流。根據(jù)這個(gè)原理，我們設(shè)計(jì)了一種新型的超級電容供電電路，當(dāng)外部電 源斷電超級電容開始供電時(shí)，我們采用限制時(shí)鐘電路工作電流的方法，讓 時(shí)鐘電路在超級電容供電時(shí)一開始就工作在小電流狀態(tài)，相當(dāng)于超級電容 一開始就工作在低電壓段。本發(fā)明所述的小電流狀態(tài)是指時(shí)鐘電路的工作 電流小于2微安。當(dāng)超級電容的電壓由于放電逐漸降低，時(shí)鐘電路的電壓 也相應(yīng)變小，在小于時(shí)鐘電路門檻電壓之前，我們通過設(shè)定的開關(guān)，將時(shí) 鐘電路的放電電流放大，超級電容又進(jìn)入一次低電壓段小電流放電狀態(tài)； 這種放電模式可以采用兩級限流，也可以采用三級甚至更多級限流。這樣 采用低電流逐級放電方式就大大延長了超級電容的維持時(shí)間。對應(yīng)一種兩 級限流放電時(shí)的超級電容電壓和電流示意圖如圖3所示。圖中的VCR和 ICR分別為時(shí)鐘電路能正常工作的電壓下限值和對應(yīng)于電壓下限值時(shí)的電 流下限值。
具體實(shí)施方式
--如圖4所示， 一種時(shí)鐘供電電路，包括貯能電路、控制電路和限流模 塊。貯能電路包括超級電容C1，用于存貯能量?？刂齐娐钒ǖ谝欢O管 Dl和第二二極管D2，所述第一二極管Dl正極與電源Vcc的正極相連， 所述第一二極管D1負(fù)極與超級電容C1的正極相連，所述第二二極管D2 正極與電源Vcc的正極相連，所述第二二極管D2負(fù)極與時(shí)鐘電路的第二 輸入端B相連。所述超級電容C1負(fù)極與時(shí)鐘電路的第一輸入端A相連。 當(dāng)電源Vcc正常供電時(shí)，第一二極管Dl和第二二極管D2都導(dǎo)通，電源 Vcc對時(shí)鐘電路進(jìn)行正常供電，并對貯能電路的超級電容Cl進(jìn)行充電； 當(dāng)電源Vcc停止供電時(shí)，第一二極管Dl和第二二極管D2都截止，貯能 電路的超級電容C1通過限流模塊對時(shí)鐘電路進(jìn)行正常供電。其中限流模塊是實(shí)現(xiàn)超級電容供電維持時(shí)間延長的關(guān)鍵，該限流模塊是兩極限流電路，包括第一晶體管Ql、第二晶體管Q2;第一晶體管Ql 的射極與時(shí)鐘電路的第二輸入端B相連，第一晶體管Q1的集電極與第二 晶體管Q2的基極相連，第一晶體管Ql的集電極還通過第二電阻R2與貯 能電路的正供電端相連，第一晶體管Q1的基極通過第一電阻R1與貯能電 路的正供電端相連、通過第四電阻R4與時(shí)鐘電路的第二輸入端B相連， 第二晶體管Q2的射極與時(shí)鐘電路的第二輸入端B相連，第二晶體管Q2 的集電極通過第三電阻R3與貯能電路的正供電端相連。第一電阻R1、第 二電阻R2、第四電阻R4和第一晶體管Q1形成第一級限流放電電路，由 第二電阻R2、第三電阻R3與第二晶體管Q2組成第二限流放電電路。所 述第一晶體管管Ql和第二晶體管Q2均為NPN管。第一晶體管Q1導(dǎo)通時(shí)間由第一電阻R1和第四電阻R4分壓控制，時(shí) 鐘放電電流由第一電阻Rl和第四電阻R4阻值及其分壓比、第一晶體管 Ql的放大倍數(shù)、第二電阻R2阻值所決定；第二級限流電路在Q1開關(guān)管 斷開時(shí)開始起作用，放電電流由R2電阻阻值、Q2開關(guān)管放大倍數(shù)、R3 阻值所決定。下面我們以時(shí)鐘電路放電電流下限為400nA，時(shí)鐘電路放電電壓下限 為1V，放電特性為純阻性進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，其電路圖如圖5所示，圖5左半 邊為加了兩級限流電路的供電電路，右半邊為直接放電的電路，時(shí)鐘電路 各以一個(gè)2500000歐姆的電阻進(jìn)行模擬，超級電容容量均為10000uF，起 始放電電壓均為IOV， Vol為加了兩級限流電路的供電電路在模擬時(shí)鐘電 路的電阻上的電壓，Vc為加了兩級限流電路的供電電路超級電容上的電 壓。Vo為直接放電的供電電路在模擬時(shí)鐘電路的電阻上的電壓，它的超級 電容上的電壓與Vo相同。由于負(fù)載為純阻性的，所以電壓波形與電流波 形形狀是相同的，故我們只對電壓波形進(jìn)行對比。仿真結(jié)果如圖6所示， Vol電壓下降到IV以下的時(shí)間(約為U8980S)是Vo電壓下降到IV以 下的時(shí)間(約為57562S)的兩倍以上，由此可見，超級電容的放電維持時(shí) 間得到了極大的延長。另一方面，從上面仿真結(jié)果可知，兩級限流放電后，超級電容上的電 壓仍有2V以上，故從理論上可以再加一級或更多級的限流放電電路。
具體實(shí)施方式
二如圖7所示，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同之處在于第三電阻R3不設(shè)置在第二晶體管的集電極與貯能電路的正供電端之間， 而設(shè)置在第二晶體管Q2的射極與時(shí)鐘電路的第二輸入端B之間。
具體實(shí)施方式
三如圖8所示，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同之處在于省去了第三電阻R3，即第二晶體管Q2的集電極直接與貯能電路的正供電端相連。
具體實(shí)施方式
四如圖9所示，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同之處在于所述第一晶體管管Q1和第二晶體管Q2均為NPN管。所述第一、二 晶體管的發(fā)射極分別與貯能電路的正供電端相連，所述第一、二晶體管的 集電極分別與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連，所述第一晶體管Ql的集電極 還與第二晶體管Q2的基極相連，所述第一晶體管Ql的基極通過第一電阻 Rl與貯能電路的正供電端相連、通過第四電阻R4與時(shí)鐘電路的第二輸入 端相連。所述所述第一、二晶體管的集電極與時(shí)鐘電路的第二輸入端B之 間可分別設(shè)有第二電阻R2和第三電阻R3。
具體實(shí)施方式
五本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同之處在于限流模塊由兩個(gè) 兩級限流放電組成的具有三級限流放電特性的時(shí)鐘供電電路。如圖10所 示的時(shí)鐘電路，其限流模塊還包括第三晶體管Q3和第四晶體管Q4，第三 晶體管Q3的射極與時(shí)鐘電路的第二輸入端B相連，第三晶體管Q3的集 電極與第四晶體管Q4的基極相連，第三晶體管Q3的集電極還通過第六電 阻R6與貯能電路的正供電端相連，第三晶體管Q3的基極通過第五電阻 R5與貯能電路的正供電端相連、通過第八電阻R8與時(shí)鐘電路的第二輸入 端B相連，第四晶體管Q4的射極與時(shí)鐘電路的第二輸入端B相連，第四 晶體管Q4的集電極通過第七電阻R7與貯能電路的正供電端相連。
具體實(shí)施方式
六本具體實(shí)施方式
提供了另一種具有三級限流放電特性的時(shí)鐘供電電 路。如圖11所示，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同之處在于所述限流模塊還包括第三晶體管Q3，第三晶體管Q3的集電極通過第七電阻 R7與貯能電路的正供電端相連，其射極與時(shí)鐘電路的第二輸入端B相連， 其基極通過第二電容C2與時(shí)鐘電路的第二輸入端B相連、通過第五電阻 R5與第一晶體管Ql的集電極相連。
具體實(shí)施方式
七如圖12所示，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同之處在于貯 能電路采用電池。所述電池跨接在貯能電路的正供電端和時(shí)鐘電路的第一 輸入端A之間，其負(fù)極與時(shí)鐘電路的第一輸入端A相連，其正極與第一二 極管D1的負(fù)極相連。顯然，所述貯能電路也可采用電感或其它具有能量 存貯功能的器件。
具體實(shí)施方式
八如圖13所示，本具體實(shí)施方式
與上述具體實(shí)施方式
一的不同之處在 于上述第一二極管D1和第二二極管D2分別接到不同的電源，即第一二 極管Dl的正極與第一電源Vccl的正極相連，第二二極管D2的正極與第 二電源Vcc的正極相連。這樣， 一方面保證超級電容最大貯能，另一方面 又可保證時(shí)鐘電路在正常的工作電壓范圍內(nèi)工作。當(dāng)Vccl〉Vcc時(shí)，就可 以使電容的貯能增加。如Vccl-2Vcc時(shí)，超級電容的貯能就會是原來接單 一電源Vcc時(shí)的近4倍，這樣電容所能供電的時(shí)間就大大增加，放電級數(shù) 也可以更多。顯然，這種將第一二極管Dl和第二二極管D2分別接到不同的電源的 思路也可適用于其他具體實(shí)施方式
。
權(quán)利要求
1. 一種時(shí)鐘供電電路，包括貯能電路、控制電路，所述控制電路連接在電源與貯能電路之間，所述貯能電路在控制電路的控制下能在電源供電時(shí)儲存能量并在電源停止供電時(shí)對時(shí)鐘電路放電，其特征是還包括限流模塊，所述限流模塊連接在所述貯能電路與時(shí)鐘電路之間，所述限流模塊使貯能電路逐級放電，使所述時(shí)鐘電路工作在小電流狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)鐘供電電路，其特征是 所述限流模塊包括至少兩級限流電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的時(shí)鐘供電電路，其特征是所述限流模塊包括第一晶體管、第二晶體管，所述第一、二晶體管的 集電極分別與貯能電路的正供電端相連，所述第一、二晶體管的射極分別 與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連，所述第一晶體管的集電極還與第二晶體管 的基極相連，所述第一晶體管的基極通過第一電阻與貯能電路的正供電端 相連、通過第四電阻與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的時(shí)鐘供電電路，其特征是所述控制電路包括第一二極管和第二二極管，所述第-"、二二極管正 極與電源的正極相連，所述第一二極管負(fù)極與貯能電路相連，所述第二二 極管負(fù)極與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的時(shí)鐘供電電路，其特征是所述第一晶體管集電極通過第二電阻與貯能電路的正供電端相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的時(shí)鐘供電電路，其特征是 所述第二晶體管集電極通過第三電阻與貯能電路的正供電端相連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的時(shí)鐘供電電路，其特征是 所述第二晶體管發(fā)射極通過第三電阻與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的時(shí)鐘供電電路，其特征是所述限流模塊包括第一晶體管、第二晶體管，所述第一、二晶體管的 發(fā)射極分別與貯能電路的正供電端相連，所述第一、二晶體管的集電極分 別與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連，所述第一晶體管的集電極還與第二晶體管的基極相連，所述第一晶體管的基極通過第一電阻與貯能電路的正供電 端相連、通過第四電阻與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3或4或5或6或7或8所述的時(shí)鐘供電電路，其特 征是-所述貯能電路包括超級電容或電池或電感，所述超級電容或電池或電 感連接在第一二極管負(fù)極與時(shí)鐘電路的第一輸入端之間。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3或4或5或6所述的時(shí)鐘供電電路，其特征是 所述限流模塊還包括第三晶體管、第四晶體管，所述第三、四晶體管的集電極分別與貯能電路的正供電端相連，所述第三、四晶體管的射極分 別與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連，所述第三晶體管的集電極還與第四晶體 管的基極相連，所述第三晶體管的基極通過第五電阻與貯能電路的正供電 端相連、通過第八電阻與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連。
11.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5或6或7所述的時(shí)鐘供電電路，其特征是 所述限流模塊還包括第三晶體管，所述第三晶體管的集電極通過第七 電阻與貯能電路的正供電端相連，其射極與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連， 其基極通過第二電容與時(shí)鐘電路的第二輸入端相連、通過第五電阻與第一 晶體管的集電極相連。
12.根據(jù)權(quán)利要求4或5或6或7或8所述的時(shí)鐘供電電路，其特征是所述第一二極管和第二二極管分別接到不同的電源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種時(shí)鐘供電電路，包括貯能電路、控制電路，所述控制電路連接在電源與貯能電路之間，所述貯能電路在控制電路的控制下能在電源供電時(shí)儲存能量并在電源停止供電時(shí)對時(shí)鐘電路放電，還包括限流模塊，所述限流模塊連接在所述貯能電路與時(shí)鐘電路之間，所述限流模塊使貯能電路逐級放電，使所述時(shí)鐘電路工作在小電流狀態(tài)。本發(fā)明的時(shí)鐘供電電路可延長供電時(shí)間，降低了對貯能電路的要求，極大地減小了超級電容的容量需求，可減小超級電容的尺寸，方便于數(shù)字電路的小型化。
文檔編號G04C10/00GK101221408SQ20071000388
公開日2008年7月16日 申請日期2007年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月11日
發(fā)明者吳連日 申請人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)有限公司