專(zhuān)利名稱(chēng)：電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源電壓控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于幾乎所有的電子系統(tǒng)和機(jī)電一體化設(shè)備而言，電源的可靠性都起著至關(guān)重要的作用。在開(kāi)發(fā)一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，一開(kāi)始就必須將電源集成在整個(gè)系統(tǒng)中來(lái)整體設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載端良好的供電，同時(shí)，還必須考慮到異常情況出現(xiàn)時(shí)，保持輸出穩(wěn)定的供電電壓?，F(xiàn)有技術(shù)中，一般都采用雙電源供電來(lái)保證電源的可靠性通過(guò)雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，在某一路電源斷電時(shí)，自動(dòng)切換到另外一路。這種方法，在一定程度上可以保證對(duì)負(fù)載端持續(xù)供電。然而，當(dāng)供電端出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，即電壓不穩(wěn)定時(shí)，無(wú)法自動(dòng)判斷出電壓的異常情況，從而繼續(xù)輸出不穩(wěn)定的電壓，造成負(fù)載端的電壓出現(xiàn)波動(dòng)，從而進(jìn)一步影響用戶(hù)的使用。有鑒于此，需要提供一種新的電源電壓管理裝置。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置及其實(shí)現(xiàn)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的電源電壓管理裝置中，無(wú)法自動(dòng)判斷出電壓的異常情況，從而繼續(xù)輸出不穩(wěn)定的電壓，造成負(fù)載端的電壓出現(xiàn)波動(dòng)的問(wèn)題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案
一種電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置，用于保持負(fù)載的電壓的穩(wěn)定，其中，包括電壓檢測(cè)模塊、穩(wěn)壓電路模塊、儲(chǔ)能供電模塊、控制模塊、開(kāi)關(guān)模塊和供電切換穩(wěn)壓模塊；其中，所述開(kāi)關(guān)模塊包括第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)，所述供電電源分別連接第二開(kāi)關(guān)、儲(chǔ)能供電模塊和電壓檢測(cè)模塊的一端，所述第二開(kāi)關(guān)的另一端穩(wěn)壓電路模塊的一端，所述儲(chǔ)能供電模塊的另一端連接第三開(kāi)關(guān)的一端，所述穩(wěn)壓電路模塊和第三開(kāi)關(guān)的另一端都通過(guò)供電切換穩(wěn)壓模塊連接負(fù)載，所述控制模塊分別連接第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)、電壓檢測(cè)模塊和供電切換穩(wěn)壓模塊。所述的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置，其中，
所述電壓檢測(cè)模塊用于對(duì)供電電源的輸入電壓信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)反饋給控制模塊；
所述穩(wěn)壓電路模塊用于對(duì)供電電源的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓處理；
所述儲(chǔ)能供電模塊用于存儲(chǔ)電能，并根據(jù)控制模塊的控制對(duì)負(fù)載供電；
所述開(kāi)關(guān)模塊的第二開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)用于根據(jù)控制模塊發(fā)出的控制信號(hào)進(jìn)行開(kāi)合；
所述控制模塊用于控制第二開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)的開(kāi)合；
所述供電切換穩(wěn)壓模塊用于在第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)開(kāi)合切換的過(guò)程中，保持向負(fù)載供給的電壓的穩(wěn)定。所述的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置，其中，所述電壓檢測(cè)模塊包括依次連接的電壓取樣電路、耦合電路、積分電路和波形校正電路。所述的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置，其中，
所述電壓取樣電路包括第一電阻和第二電阻，所述耦合電路包括一光耦芯片，所述積分電路包括第三電阻、第四電阻和第一電容，所述波形校正電路包括運(yùn)放比較器、二極管、第五電阻和第六電阻； 其中，
所述第一電阻的一端與供電電源連接，另一端與電路的工作電源相連，所述第二電阻的一端與供電電源和光耦芯片的第一引腳相連，另一端接地；
所述光耦芯片的第四引腳通過(guò)第四電阻連接運(yùn)放比較器的正向輸入端，所述光耦芯片的第三引腳與電路的工作電源相連，所述光耦芯片的第二引腳接地；
所述第三電阻的一端連接光耦芯片的第四引腳，另一端接地，所述第一電容的一端接地，另一端與運(yùn)放比較器的正向輸入端相連；
所述運(yùn)放比較器的電源端連接電路的工作電源，其反向輸入端連接參考電壓，所述運(yùn)放比較器的輸出端依次通過(guò)二極管、第五電阻與控制模塊連接，所述第六電阻連接控制模塊和接地。所述的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置，其中，所述控制模塊為單片機(jī)，所述儲(chǔ)能供電模塊包括依次連接的充電單元和放電單元，所述充電單元為電能存儲(chǔ)設(shè)備，所述放電單元為電能釋放設(shè)備。一種所述的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟 Si，電壓檢測(cè)模塊對(duì)供電電源的電壓信號(hào)進(jìn)行取樣，并將信號(hào)傳輸給控制模塊；
S2，控制模塊根據(jù)電壓檢測(cè)模塊傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)，控制開(kāi)關(guān)模塊和供電切換穩(wěn)壓模塊按照預(yù)先設(shè)定的模式工作。所述的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其中，所述步驟Sl中，所述電壓檢測(cè)模塊將取樣到的電壓信號(hào)經(jīng)耦合、積分和波形校正之后再傳輸給控制模塊。所述的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其中，所述步驟S2中具體包括控制模塊在周期時(shí)間τ內(nèi)以每Τ/η時(shí)間一次的頻率檢測(cè)電壓檢測(cè)模塊傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)，若在時(shí)間T內(nèi)檢測(cè)到η次高電平時(shí)控制第二開(kāi)關(guān)閉合并斷開(kāi)第三開(kāi)關(guān)，使供電電源經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓電路模塊得穩(wěn)壓處理之后再向負(fù)載供電；否則，控制第三開(kāi)關(guān)閉合并斷開(kāi)第二開(kāi)關(guān)，由儲(chǔ)能供電模塊向負(fù)載提供供電電壓。一種網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，其中，包括所述的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置。所述的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，其中，還包括一與控制模塊連接的報(bào)警裝置，用于當(dāng)儲(chǔ)能供電模塊給網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)供電時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。本發(fā)明提供的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置，用于保持負(fù)載的電壓的穩(wěn)定，其包括電壓檢測(cè)模塊、穩(wěn)壓電路模塊、儲(chǔ)能供電模塊、控制模塊、開(kāi)關(guān)模塊和供電切換穩(wěn)壓模塊；其中，所述開(kāi)關(guān)模塊包括第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)，所述供電電源分別連接第二開(kāi)關(guān)、儲(chǔ)能供電模塊和電壓檢測(cè)模塊的一端，所述第二開(kāi)關(guān)的另一端穩(wěn)壓電路模塊的一端，所述儲(chǔ)能供電模塊的另一端連接第三開(kāi)關(guān)的一端，所述穩(wěn)壓電路模塊和第三開(kāi)關(guān)的另一端都通過(guò)供電切換穩(wěn)壓模塊連接負(fù)載，所述控制模塊分別連接第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)、電壓檢測(cè)模塊和供電切換穩(wěn)壓模塊。通過(guò)本發(fā)明的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置，能夠在供電電源輸出不穩(wěn)定時(shí)，保持對(duì)負(fù)載端的供電電壓穩(wěn)定，，不會(huì)造成負(fù)載端的電壓出現(xiàn)波動(dòng)，從而滿(mǎn)足了用戶(hù)對(duì)于負(fù)載端電壓穩(wěn)定的需求。


圖1是本發(fā)明電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置的電壓檢測(cè)模塊的電路原理圖。圖3是本發(fā)明電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置在電源電壓處于波動(dòng)狀態(tài)時(shí)的輸入輸出波形示意圖。圖4是本發(fā)明電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置的實(shí)現(xiàn)方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置及其實(shí)現(xiàn)方法。為使本發(fā)明的目的、 技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)框圖，所述電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置包括電壓檢測(cè)模塊100、儲(chǔ)能供電模塊200、穩(wěn)壓電路模塊300、開(kāi)關(guān)模塊、 控制模塊400和供電切換穩(wěn)壓模塊500。所述開(kāi)關(guān)模塊包括第一開(kāi)關(guān)K1、第二開(kāi)關(guān)K2、第三開(kāi)關(guān)K3，所述第一開(kāi)關(guān)Kl連接供電電源10和供電切換穩(wěn)壓模塊500，所述供電切換穩(wěn)壓模塊500與負(fù)載相連，所述第二開(kāi)關(guān)K2連接供電電源10和穩(wěn)壓電路模塊300，所述第三開(kāi)關(guān)K3連接儲(chǔ)能供電模塊200和供電切換穩(wěn)壓模塊500，所述供電電源10連接電壓檢測(cè)模塊 100和供電模塊200，所述控制模塊400分別連接第一開(kāi)關(guān)K1、第二開(kāi)關(guān)K2、第三開(kāi)關(guān)K3、供電切換穩(wěn)壓模塊500和電壓檢測(cè)模塊100 (在圖中用虛線(xiàn)表示，其為數(shù)字控制信號(hào))。在本實(shí)施例中，電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置設(shè)置在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中，供電電源10是電源適配器輸出的12V直流電壓信號(hào)。具體說(shuō)來(lái)，所述電壓檢測(cè)模塊100用于對(duì)供電電源10 的輸入電壓信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)反饋給控制模塊400。所述穩(wěn)壓電路模塊300用于對(duì)供電電源10的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓處理，輸出負(fù)載20所需的額定電壓(12V直流電壓)，保證負(fù)載20的電壓穩(wěn)定。所述儲(chǔ)能供電模塊200能夠進(jìn)行電能存儲(chǔ)，用于在丟失供電電源10的情況下，對(duì)負(fù)載20持續(xù)供電一段時(shí)間。所述控制模塊400 (在本實(shí)施例中，控制模塊400為單片機(jī))用于根據(jù)電壓檢測(cè)模塊100反饋的信號(hào)信息控制第一開(kāi)關(guān)K1、第二開(kāi)關(guān)K2、第三開(kāi)關(guān)K3的開(kāi)合。所述開(kāi)關(guān)模塊(第一開(kāi)關(guān)K1、第二開(kāi)關(guān)K2、第三開(kāi)關(guān)K3)用于根據(jù)控制模塊400發(fā)出的控制信號(hào)，進(jìn)行開(kāi)合。所述供電切換穩(wěn)壓模塊500用于在第一開(kāi)關(guān) K1、第二開(kāi)關(guān)K2、第三開(kāi)關(guān)K3開(kāi)合切換的過(guò)程中，保持向負(fù)載20供給的電壓的穩(wěn)定。請(qǐng)進(jìn)一步參閱圖1，儲(chǔ)能供電模塊200包括依次連接的充電單元和放電單元，所述充電單元為電能存儲(chǔ)設(shè)備，所述放電單元為電能釋放設(shè)備，其可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的電能存儲(chǔ)設(shè)備和電能釋放設(shè)備，在此不再一一冗述。請(qǐng)參閱圖2，圖2是本發(fā)明電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置的電壓檢測(cè)模塊的電路原理圖，所述電壓檢測(cè)模塊100包括依次連接的電壓取樣電路、耦合電路、積分電路和波形校正電路。所述電壓取樣電路包括第一電阻121和第二電阻122，所述第一電阻121的一端與供電電源10連接，具體是指將電壓檢測(cè)模塊100連接到供電電源10，其輸入電壓為Ui，另
6一端與數(shù)字控制電路的工作電源Vcc相連，所述第二電阻122的一端與供電電源10和光耦芯片123的第一引腳1231相連，另一端接地；所述耦合電路包括光耦芯片123和第三電阻 124，所述第三電阻IM的一端連接光耦芯片123的第四引腳1234，另一端接地，所述光耦芯片的第四引腳1234通過(guò)第四電阻125連接運(yùn)放比較器127的正向輸入端，所述光耦芯片的第三引腳1233與電路的工作電源Vcc相連，所述光耦芯片的第二引腳1232接地；所述積分電路包括第四電阻125和第一電容126，所述第一電容126的一端接地，另一端與運(yùn)放比較器127的正向輸入端相連。所述波形校正電路包括運(yùn)放比較器127、二極管D1、第五電阻1 和第六電阻129，所述運(yùn)放比較器127的電源端連接電路的工作電源Vcc，其反向輸入端連接參考電壓Vref，所述運(yùn)放比較器127的輸出端依次通過(guò)二極管D1、第五電阻1 與控制模塊400連接，所述第六電阻129的一端分別連接第五電阻1 和控制模塊400，另一端接地。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2，下面描述所述電壓檢測(cè)模塊的電路運(yùn)行狀態(tài)，在電壓取樣電路部分利用第一電阻121和第二電阻122的分壓，確保在供電電源電壓Ui為標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓時(shí)， 第二電阻122上的電壓為0. 7V，該標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓是供電電源10的標(biāo)稱(chēng)值，在本實(shí)施例中是指電源適配器輸出的12V直流電壓信號(hào)。0.7V是光耦芯片123中的發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓，用作高低電平控制的臨界點(diǎn)。電源電壓Ui的輸入狀態(tài)一般包括以下幾種標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)、過(guò)壓狀態(tài)、欠壓狀態(tài)和波動(dòng)狀態(tài)。下面分別就電源電壓Ui可能出現(xiàn)的輸入情況，討論電壓檢測(cè)模塊100的電路運(yùn)行狀況
(1)當(dāng)輸入的電源電壓等于標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓時(shí)，即處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，第二電阻122上的電壓等于0. 7V，耦合電路導(dǎo)通，在第三電阻IM上輸出高電平，經(jīng)過(guò)積分電路和波形校正電路之后，電壓檢測(cè)模塊100最終輸出持續(xù)高電平給控制模塊400 ；
(2)當(dāng)輸入的電源電壓高于標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓(即過(guò)壓狀態(tài))時(shí)，第二電阻122上的電壓高于 0. 7V，耦合電路導(dǎo)通，在第三電阻IM上輸出高電平，經(jīng)過(guò)積分電路和波形校正電路之后， 電壓檢測(cè)模塊100最終輸出持續(xù)高電平給控制模塊400 ；
(3)當(dāng)輸入的電源電壓低于標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓(即欠壓狀態(tài))時(shí)，第二電阻122上的電壓低于 0. 7V，耦合電路截止，在第三電阻IM上輸出低電平，最終輸出持續(xù)低電平給控制模塊400， 需要注意的是，在本實(shí)施例中，無(wú)電狀態(tài)也屬于欠壓狀態(tài)的一種；
(4)當(dāng)輸入的電源電壓為處于波動(dòng)狀態(tài)時(shí)，第二電阻122上的電壓在0.7V上下波動(dòng)，耦合電路根據(jù)第二電阻122上電壓值的變化而開(kāi)閉，導(dǎo)致在第三電阻IM輸出脈沖的方波(此時(shí)信號(hào)如果直接給到控制模塊400，則控制模塊400會(huì)頻繁的發(fā)出供電切換的控制命令)， 經(jīng)過(guò)積分電路、波形校正電路后，可使上述脈沖的方波轉(zhuǎn)變成較為簡(jiǎn)單的控制信號(hào)，將其中連續(xù)頻繁波動(dòng)的方波轉(zhuǎn)變成一個(gè)單一的連續(xù)方波(如圖3所示)。在本實(shí)施例中，作為控制模塊400的單片機(jī)對(duì)電壓檢測(cè)模塊100的輸入電壓的狀態(tài)判斷機(jī)制主要如下首先，設(shè)定一個(gè)周期T，在該周期時(shí)間T內(nèi)，控制模塊400對(duì)與其相連的電壓檢測(cè)模塊100的輸入輸出端口進(jìn)行η次電壓掃描，每次間隔時(shí)間為Τ/η，即控制模塊 400以每Τ/η時(shí)間一次的頻率檢測(cè)并判斷電壓檢測(cè)模塊100經(jīng)上述輸入輸出端口傳輸過(guò)來(lái)的電壓信號(hào)Uo，具體地，控制模塊400在周期時(shí)間T內(nèi)的Τ/η、2Τ/η、3Τ/η……時(shí)刻檢測(cè)電壓信號(hào)Uo的波形，當(dāng)在時(shí)間T內(nèi)檢測(cè)到η次高電平時(shí)判斷由電壓檢測(cè)模塊100輸入的電壓為持續(xù)高電平輸入狀態(tài)，當(dāng)在時(shí)間T內(nèi)檢測(cè)到0次高電平時(shí)判斷由該輸入電壓為持續(xù)低電平輸入狀態(tài)，當(dāng)在時(shí)間T內(nèi)檢測(cè)到大于0次而小于η次的高電平時(shí)判斷該輸入電壓為不規(guī)則輸入狀態(tài)。在本實(shí)施例中，第一開(kāi)關(guān)Κ1、第二開(kāi)關(guān)Κ2、第三開(kāi)關(guān)Κ3在初始階段都處于斷開(kāi)狀態(tài)，第一開(kāi)關(guān)Kl用于在需要時(shí)直接將負(fù)載20連接到供電電源10上，控制模塊400根據(jù)上述對(duì)電壓檢測(cè)模塊輸入電壓的判斷結(jié)果(持續(xù)高電平輸入狀態(tài)、持續(xù)低電平輸入狀態(tài)和不規(guī)則輸入狀態(tài))來(lái)裁決第二開(kāi)關(guān)Κ2、第三開(kāi)關(guān)Κ3的通斷，具體如下
(1)對(duì)于持續(xù)高電平輸入狀態(tài)，控制模塊400發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，使第二開(kāi)關(guān)Κ2閉合、第三開(kāi)關(guān)Κ3保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)，供電電源通過(guò)穩(wěn)壓電路模塊300穩(wěn)壓處理后再提供給負(fù)載 20。根據(jù)電壓檢測(cè)模塊100的電路特性，無(wú)論供電電源10的輸入電壓是標(biāo)準(zhǔn)電壓還是過(guò)電壓，在周期時(shí)間T內(nèi)，控制模塊400都將檢測(cè)到η次高電平，控制模塊400對(duì)此的判斷結(jié)果都是持續(xù)高電平輸入狀態(tài)，輸入電壓需穩(wěn)壓后才能被使用。(2)對(duì)于持續(xù)低電平輸入狀態(tài)，控制模塊400發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，使第三開(kāi)關(guān)Κ3 閉合、第二開(kāi)關(guān)Κ2保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)，由儲(chǔ)能供電模塊200向負(fù)載20提供供電電壓。在此狀態(tài)下，控制模塊400在周期時(shí)間T內(nèi)檢測(cè)到0次高電平，從而據(jù)此判斷輸入電源電壓處于欠壓狀態(tài)或者無(wú)電狀態(tài)，該輸入電源無(wú)法滿(mǎn)足負(fù)載20的正常工作需要，因此控制模塊400控制開(kāi)關(guān)模塊接通儲(chǔ)能供電模塊200到負(fù)載20的電路，通過(guò)儲(chǔ)能供電模塊200給負(fù)載20供電。(3)對(duì)于不規(guī)則輸入狀態(tài)，控制模塊400發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，使第三開(kāi)關(guān)Κ3閉合、第二開(kāi)關(guān)Κ2保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)，由儲(chǔ)能供電模塊200向負(fù)載20提供供電電壓。在不規(guī)則輸入狀態(tài)下，輸入的電源電壓為處于波動(dòng)狀態(tài)，負(fù)載20工作很不穩(wěn)定，且容易對(duì)負(fù)載設(shè)備的元器件造成損壞。針對(duì)此種情況，本實(shí)施例中通過(guò)儲(chǔ)能供電模塊200進(jìn)行供電?？偠灾诒緦?shí)施例中，只要在周期T內(nèi)檢測(cè)到η次高電平就采用穩(wěn)壓輸出，其余情況則采用儲(chǔ)能供電。因此，綜合上述電壓檢測(cè)模塊100的電路運(yùn)行狀況可知只有輸入電壓處于過(guò)壓狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)輸入狀態(tài)時(shí)，才采用穩(wěn)壓輸出，其他情況采用儲(chǔ)能供電。供電電源10的電壓Ui的波動(dòng)情況影響著耦合電路的導(dǎo)通或截止，第三電阻IM 上的脈沖方波U1經(jīng)過(guò)由第四電阻125與第一電容1 組成的積分電路后，輸出鋸齒波U2O 脈沖方波U1和鋸齒波U2的持續(xù)時(shí)間與Ui的波動(dòng)情況相關(guān)。鋸齒波U2經(jīng)過(guò)運(yùn)放比較器進(jìn)行波形校正，當(dāng)U2大于參考電壓Vref時(shí)，輸出高電平，反之輸出低電平。請(qǐng)參閱圖3，圖3是本發(fā)明電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置在電源電壓處于波動(dòng)狀態(tài)時(shí)的輸入輸出波形示意圖，本發(fā)明電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置通過(guò)合理設(shè)置積分電路中第四電阻125和第一電容126的參數(shù)值，能夠使周期T內(nèi)頻繁波動(dòng)的多個(gè)連續(xù)脈沖方波U1通過(guò)積分電路轉(zhuǎn)換成單個(gè)鋸齒波隊(duì)，最后通過(guò)波形校正電路輸出持續(xù)的單個(gè)方波控制信號(hào)Uo，而對(duì)于波動(dòng)平緩的脈沖方波仏則輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)的鋸齒波隊(duì)，利用這種方式在誤差允許范圍內(nèi)保證鋸齒波Uo能夠以一種簡(jiǎn)化的方式反映Ui的狀態(tài)變化。其中，參考電壓Vref影響著方波控制信號(hào)Uo的持續(xù)時(shí)間，該參考電壓Vref的具體參數(shù)可根據(jù)測(cè)量供電電源10的電壓Ui 處于波動(dòng)情況時(shí)的波形來(lái)定通過(guò)實(shí)驗(yàn)，由示波器雙蹤監(jiān)控輸入電壓Ui和積分電路輸出的鋸齒波隊(duì)，對(duì)Uo的峰值電壓進(jìn)行多次波形測(cè)量，記錄隊(duì)的峰值電壓，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，以可以涵蓋 80%峰值電壓記錄數(shù)據(jù)為觸發(fā)起控電壓，即參考電壓Vref。根據(jù)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，選擇Vref=VCC/3 基本可以滿(mǎn)足后續(xù)波動(dòng)狀態(tài)判斷的需要。請(qǐng)參閱圖4，本發(fā)明還提供了一種上述的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟
Si，電壓檢測(cè)模塊100對(duì)供電電源10的電壓信號(hào)Ui進(jìn)行取樣，并經(jīng)耦合、積分和波形校正之后將信號(hào)傳輸給控制模塊400 ；
S2，控制模塊400根據(jù)電壓檢測(cè)模塊100傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)Uo，控制開(kāi)關(guān)模塊和供電切換穩(wěn)壓模塊500按照預(yù)先設(shè)定的模式工作。其中，步驟Sl之前還包括以下步驟
S11，預(yù)先設(shè)置第一開(kāi)關(guān)K1、第二開(kāi)關(guān)K2和第三開(kāi)關(guān)K3處于斷開(kāi)狀態(tài)。步驟S2具體包括以下步驟控制模塊400在周期時(shí)間T內(nèi)以每Τ/η時(shí)間一次的頻率檢測(cè)電壓檢測(cè)模塊100傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)Uo，若在時(shí)間T內(nèi)檢測(cè)到η次高電平時(shí)控制第二開(kāi)關(guān)Κ2閉合并斷開(kāi)第三開(kāi)關(guān)Κ3，否則控制第三開(kāi)關(guān)Κ3閉合并斷開(kāi)第二開(kāi)關(guān)Κ2。上述在時(shí)間T內(nèi)檢測(cè)到η次高電平表明供電電源10的電源電壓Ui處于持續(xù)高電平輸入狀態(tài)，需要經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓電路模塊300穩(wěn)壓處理后再提供給負(fù)載20 ；而其他情況下，電源電壓Ui則處于持續(xù)低電平輸入狀態(tài)或者不規(guī)則輸入狀態(tài)，直接通過(guò)儲(chǔ)能供電模塊200向負(fù)載20提供供電電壓。本發(fā)明還提供了一種網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，包括上述的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置，能夠保證其工作時(shí)，不會(huì)因?yàn)殡妷翰环€(wěn)而出現(xiàn)問(wèn)題。進(jìn)一步地，所述的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，還包括一與控制模塊連接的報(bào)警裝置，當(dāng)儲(chǔ)能供電模塊給網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)供電時(shí)，報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)，所述報(bào)警信號(hào)包括發(fā)出聲音、閃爍信號(hào)燈、發(fā)送提示信息中的一種或幾種。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)需要報(bào)警時(shí)，所述單片機(jī)通過(guò)I2C模式與攝像機(jī)DSP模塊進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸，在后端監(jiān)控OSD 畫(huà)面上顯示此時(shí)供電的模式、供電壓差值、以及供電失常預(yù)警提示信息，讓用戶(hù)可以直觀(guān)看到，以采取應(yīng)對(duì)措施。綜上所述，本發(fā)明提供的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置，用于保持負(fù)載的電壓的穩(wěn)定， 其包括電壓檢測(cè)模塊、穩(wěn)壓電路模塊、儲(chǔ)能供電模塊、控制模塊、開(kāi)關(guān)模塊和供電切換穩(wěn)壓模塊；其中，所述開(kāi)關(guān)模塊包括第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)，所述供電電源分別連接第二開(kāi)關(guān)、儲(chǔ)能供電模塊和電壓檢測(cè)模塊的一端，所述第二開(kāi)關(guān)的另一端穩(wěn)壓電路模塊的一端，所述儲(chǔ)能供電模塊的另一端連接第三開(kāi)關(guān)的一端，所述穩(wěn)壓電路模塊和第三開(kāi)關(guān)的另一端都通過(guò)供電切換穩(wěn)壓模塊連接負(fù)載，所述控制模塊分別連接第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)、電壓檢測(cè)模塊和供電切換穩(wěn)壓模塊。通過(guò)本發(fā)明的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置，能夠在供電電源輸出不穩(wěn)定時(shí)， 保持對(duì)負(fù)載端的供電電壓穩(wěn)定，，不會(huì)造成負(fù)載端的電壓出現(xiàn)波動(dòng)，從而滿(mǎn)足了用戶(hù)對(duì)于負(fù)載端電壓穩(wěn)定的需求。可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
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權(quán)利要求
1.一種電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置，用于保持負(fù)載的電壓的穩(wěn)定，其特征在于，包括電壓檢測(cè)模塊、穩(wěn)壓電路模塊、儲(chǔ)能供電模塊、控制模塊、開(kāi)關(guān)模塊和供電切換穩(wěn)壓模塊；其中，所述開(kāi)關(guān)模塊包括第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)，所述供電電源分別連接第二開(kāi)關(guān)、儲(chǔ)能供電模塊和電壓檢測(cè)模塊的一端，所述第二開(kāi)關(guān)的另一端穩(wěn)壓電路模塊的一端，所述儲(chǔ)能供電模塊的另一端連接第三開(kāi)關(guān)的一端，所述穩(wěn)壓電路模塊和第三開(kāi)關(guān)的另一端都通過(guò)供電切換穩(wěn)壓模塊連接負(fù)載，所述控制模塊分別連接第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)、電壓檢測(cè)模塊和供電切換穩(wěn)壓模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置，其特征在于，所述電壓檢測(cè)模塊用于對(duì)供電電源的輸入電壓信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)反饋給控制模塊；所述穩(wěn)壓電路模塊用于對(duì)供電電源的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓處理； 所述儲(chǔ)能供電模塊用于存儲(chǔ)電能，并根據(jù)控制模塊的控制對(duì)負(fù)載供電； 所述開(kāi)關(guān)模塊的第二開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)用于根據(jù)控制模塊發(fā)出的控制信號(hào)進(jìn)行開(kāi)合； 所述控制模塊用于控制第二開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)的開(kāi)合；所述供電切換穩(wěn)壓模塊用于在第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)開(kāi)合切換的過(guò)程中，保持向負(fù)載供給的電壓的穩(wěn)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置，其特征在于，所述電壓檢測(cè)模塊包括依次連接的電壓取樣電路、耦合電路、積分電路和波形校正電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置，其特征在于所述電壓取樣電路包括第一電阻和第二電阻，所述耦合電路包括一光耦芯片，所述積分電路包括第三電阻、第四電阻和第一電容，所述波形校正電路包括運(yùn)放比較器、二極管、第五電阻和第六電阻； 其中，所述第一電阻的一端與供電電源連接，另一端與電路的工作電源相連，所述第二電阻的一端與供電電源和光耦芯片的第一引腳相連，另一端接地；所述光耦芯片的第四引腳通過(guò)第四電阻連接運(yùn)放比較器的正向輸入端，所述光耦芯片的第三引腳與電路的工作電源相連，所述光耦芯片的第二引腳接地；所述第三電阻的一端連接光耦芯片的第四引腳，另一端接地，所述第一電容的一端接地，另一端與運(yùn)放比較器的正向輸入端相連；所述運(yùn)放比較器的電源端連接電路的工作電源，其反向輸入端連接參考電壓，所述運(yùn)放比較器的輸出端依次通過(guò)二極管、第五電阻與控制模塊連接，所述第六電阻連接控制模塊和接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置，其特征在于，所述控制模塊為單片機(jī)，所述儲(chǔ)能供電模塊包括依次連接的充電單元和放電單元，所述充電單元為電能存儲(chǔ)設(shè)備，所述放電單元為電能釋放設(shè)備。
6.一種權(quán)利要求1所述的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟Si，電壓檢測(cè)模塊對(duì)供電電源的電壓信號(hào)進(jìn)行取樣，并將信號(hào)傳輸給控制模塊； S2，控制模塊根據(jù)電壓檢測(cè)模塊傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)，控制開(kāi)關(guān)模塊和供電切換穩(wěn)壓模塊按照預(yù)先設(shè)定的模式工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟Sl中，所述電壓檢測(cè)模塊將取樣到的電壓信號(hào)經(jīng)耦合、積分和波形校正之后再傳輸給控制模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟S2中具體包括控制模塊在周期時(shí)間T內(nèi)以每Τ/η時(shí)間一次的頻率檢測(cè)電壓檢測(cè)模塊傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)，若在時(shí)間T內(nèi)檢測(cè)到η次高電平時(shí)控制第二開(kāi)關(guān)閉合并斷開(kāi)第三開(kāi)關(guān)，使供電電源經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓電路模塊得穩(wěn)壓處理之后再向負(fù)載供電；否則，控制第三開(kāi)關(guān)閉合并斷開(kāi)第二開(kāi)關(guān)，由儲(chǔ)能供電模塊向負(fù)載提供供電電壓。
9.一種網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，其特征在于，包括權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，其特征在于，還包括一與控制模塊連接的報(bào)警裝置，用于當(dāng)儲(chǔ)能供電模塊給網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)供電時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置，用于保持負(fù)載的電壓的穩(wěn)定，其包括電壓檢測(cè)模塊、穩(wěn)壓電路模塊、儲(chǔ)能供電模塊、控制模塊、開(kāi)關(guān)模塊和供電切換穩(wěn)壓模塊；其中，所述開(kāi)關(guān)模塊包括第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)，所述供電電源分別連接第二開(kāi)關(guān)、儲(chǔ)能供電模塊和電壓檢測(cè)模塊的一端，所述第二開(kāi)關(guān)的另一端穩(wěn)壓電路模塊的一端，所述儲(chǔ)能供電模塊的另一端連接第三開(kāi)關(guān)的一端，所述穩(wěn)壓電路模塊和第三開(kāi)關(guān)的另一端都通過(guò)供電切換穩(wěn)壓模塊連接負(fù)載，所述控制模塊分別連接第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)、電壓檢測(cè)模塊和供電切換穩(wěn)壓模塊。通過(guò)本發(fā)明的電壓檢測(cè)和掉電保護(hù)裝置，能夠在供電電源輸出不穩(wěn)定時(shí)，保持對(duì)負(fù)載端的供電電壓穩(wěn)定，不會(huì)造成負(fù)載端的電壓出現(xiàn)波動(dòng)，從而滿(mǎn)足了用戶(hù)對(duì)于負(fù)載端電壓穩(wěn)定的需求。
文檔編號(hào)H02J9/06GK102355046SQ20111026738
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者曹亮, 王剛, 陳建偉 申請(qǐng)人:Tcl新技術(shù)(惠州)有限公司