電子儀器設(shè)備備用電源及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電子儀器設(shè)備備用電源，其特征在于，所述備用電源包括備用電源輸出端、電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端，所述備用電源輸出端與電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端之間設(shè)置有半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述半導(dǎo)體開關(guān)器件還連接有微功耗控制器，所述的微功耗微控制器由備用電源供電，利用其通信接口接收電子儀器設(shè)備主系統(tǒng)的控制命令，微功耗微控制器將接收到的控制命令存儲(chǔ)于其片上的非易失性存儲(chǔ)器中,并根據(jù)控制命令控制半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通或截止，從而控制備用電源的接入或斷開。該技術(shù)方案能夠有效地維護(hù)延長備用電源的使用壽命，保護(hù)電子儀器設(shè)備的安全。
【專利說明】電子儀器設(shè)備備用電源及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及備用電源，具體來說涉及電子儀器設(shè)備備用電源及其控制方法，屬于備用電源控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]備用電源是許多電子儀器設(shè)備必不可少的構(gòu)成之一，其作用在于當(dāng)儀器設(shè)備的主電源失效時(shí)，備用電源能夠保護(hù)易失性存儲(chǔ)器內(nèi)容、記錄可能的故障數(shù)據(jù)、提示故障類型、維持儀器設(shè)備部分甚至全部系統(tǒng)的正常運(yùn)行。備用電源通常采用電池或電池與穩(wěn)壓器的結(jié)合實(shí)現(xiàn)。
[0003]早期的備用電源與主電源采用兩個(gè)低成本的二極管實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，但是，二極管的壓降會(huì)降低供給器件的電壓，縮短電池壽命。隨著半導(dǎo)體芯片技術(shù)的提高，相繼出現(xiàn)了電源多路器、電池備份IC等集成解決方案，有些型號(hào)的微控制器芯片也增加了輔助電源輸入端，用以接入備用電源。
[0004]現(xiàn)有電子儀器設(shè)備的備用電源控制解決方案存在兩個(gè)方面的問題，一方面，大多數(shù)方案導(dǎo)致備用電源始終處于接入的狀態(tài)，在電子儀器設(shè)備最終使用之前的倉儲(chǔ)、運(yùn)輸和安裝調(diào)試階段始均處于帶電狀態(tài)，不僅影響備用電源的壽命，而且威脅電子儀器設(shè)備的安全；另一方面，帶有輔助電源輸入端的微控制器芯片方案只能控制主芯片自身的電源切換，對(duì)系統(tǒng)的其他組成部分(如LCD背光等)的供電控制則無能為力，應(yīng)用范圍受到一定程度的限制。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的現(xiàn)象，迫切的需要一種新的技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種電子儀器設(shè)備備用電源及其控制方法，該技術(shù)方案能夠有效地維護(hù)備用電源的使用壽命，保護(hù)電子儀器設(shè)備的安全。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下，一種電子儀器設(shè)備備用電源，其特征在于，所述備用電源包括備用電源輸出端、電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端，所述備用電源輸出端與電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端之間設(shè)置有半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述半導(dǎo)體開關(guān)器件還連接有微功耗控制器，所述的微功耗微控制器由備用電源供電，利用其通信接口接收電子儀器設(shè)備主系統(tǒng)的控制命令，微功耗微控制器將接收到的控制命令存儲(chǔ)于其片上的非易失性存儲(chǔ)器中，并根據(jù)控制命令控制半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通或截止，從而控制備用電源的接入或斷開。
[0007]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述微功耗微控制器設(shè)置為PIC12LF1822。在正常工作時(shí)，該芯片的電流為8 μ A，處于睡眠模式時(shí)工作電流只有0.8 μ Α，進(jìn)一步減低電量的損耗。
[0008]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的半導(dǎo)體開關(guān)器件設(shè)置為IRLML6402，其源極與備用電源的輸出端相連，漏極與電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端(4)相連，柵極與微功耗微控制器
(2)控制輸出引腳相連。
[0009]一種電子儀器設(shè)備備用電源控制方法，其特征在于，所述備用電源包括備用電源輸出端、電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端，所述在備用電源輸出端與電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端之間連接一只半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述半導(dǎo)體開關(guān)器件還連接有微功耗控制器，利用一片微功耗微控制器控制半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述的的微功耗微控制器由備用電源供電，利用其通信接口接收電子儀器設(shè)備主系統(tǒng)的控制命令，微功耗微控制器將接收到的控制命令存儲(chǔ)于其片上的非易失性存儲(chǔ)器中，并根據(jù)控制命令控制半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通或截止，從而控制備用電源的接入或斷開。
[0010]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述微功耗微控制器設(shè)置為PIC12LF1822。
[0011]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的半導(dǎo)體開關(guān)器件設(shè)置為IRLML6402，其源極與備用電源的輸出端相連，漏極與電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端(4)相連，柵極與微功耗微控制器
(2)控制輸出引腳相連。
[0012]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述控制過程如下，儀器設(shè)備主系統(tǒng)的控制命令輸出常態(tài)為低電平，通過輸出高電平持續(xù)時(shí)間的長短表示備用電源的接入控制命令和斷開控制命令，如果輸出為備用電源接入控制命令，則輸出持續(xù)8秒鐘的高電平；否則輸出持續(xù)4秒鐘的高電平；主系統(tǒng)只在如下兩種情況下發(fā)出有效的控制命令，其他時(shí)間均維持無效的低電平:(1)主系統(tǒng)復(fù)位初始化；(2)備用電源投切設(shè)置更改；微控制器長期工作于睡眠模式，每隔一秒鐘被片上時(shí)鐘喚醒一次，可以極大地降低備用電源的損耗。微控制器工作于睡眠模式時(shí)，其控制輸出引腳電平維持不變；每次被喚醒時(shí)，微控制器檢查其通信接口的電平，如果通信接口為高電平，則通信計(jì)數(shù)器加I并恢復(fù)睡眠狀態(tài)；如果如果通信接口為低電平，則根據(jù)通信計(jì)數(shù)器的數(shù)值執(zhí)行相應(yīng)的操作，具體如下:(1)如果通信計(jì)數(shù)器為0，恢復(fù)睡眠狀態(tài)；(2)如果通信計(jì)數(shù)器數(shù)值大于6，修改E2PR0M中控制命令為“備用電源接入”，輸出引腳置低電平，通信計(jì)數(shù)器清零，恢復(fù)睡眠狀態(tài)；(3)如果通信計(jì)數(shù)器為大于2且小于5，修改E2PR0M中控制命令為“備用電源斷開”，輸出引腳置高電平，通信計(jì)數(shù)器清零，恢復(fù)睡眠狀態(tài)。
[0013]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下:I)該技術(shù)方案設(shè)計(jì)巧妙，通過在備用電源輸出端與電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端之間設(shè)置半導(dǎo)體開關(guān)器件，以及微功耗控制器，利用其通信接口接收電子儀器設(shè)備主系統(tǒng)的控制命令，微功耗微控制器將接收到的控制命令存儲(chǔ)于其片上的非易失性存儲(chǔ)器中，并根據(jù)控制命令控制半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通或截止，從而控制備用電源的接入或斷開；2)通過微功耗控制器能夠方便地利用電子儀器設(shè)備的人機(jī)接口控制備用電源的投切，并且在儀器設(shè)備主電源失效時(shí)仍然可以保證對(duì)備用電源預(yù)設(shè)的控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例示意圖；
圖2是微控制器主流程圖；
圖3是微控制器喚醒后工作流程圖。
[0015]圖中:1半導(dǎo)體開關(guān)，2微控制器，3備用電源，4電源輸入端，5通信接口。
[0016]
【具體實(shí)施方式】[0017]為了加深對(duì)本發(fā)明的理解和認(rèn)識(shí)，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步的說明和介紹。
[0018]實(shí)施例1:
參見圖1，一種電子儀器設(shè)備備用電源，所述備用電源包括備用電源輸出端、電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端4，所述備用電源輸出端與電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端4之間設(shè)置有半導(dǎo)體開關(guān)器件I，所述半導(dǎo)體開關(guān)器件還連接有微功耗控制器，所述的微功耗微控制器由備用電源供電，利用其通信接口接收電子儀器設(shè)備主系統(tǒng)的控制命令，微功耗微控制器將接收到的控制命令存儲(chǔ)于其片上的非易失性存儲(chǔ)器中，并根據(jù)控制命令控制半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通或截止，從而控制備用電源的接入或斷開。
[0019]實(shí)施例2:
參見圖1，作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述微功耗微控制器設(shè)置為PIC12LF1822。在正常工作時(shí)，該芯片的電流為8 μ A，處于睡眠模式時(shí)工作電流只有0.8 μ Α，進(jìn)一步減低電量的損耗。其余結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例1完全相同。
[0020]實(shí)施例3:
參見圖1，作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的半導(dǎo)體開關(guān)器件設(shè)置為IRLML6402，其源極與備用電源的輸出端相連，漏極與電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端4相連，柵極與微功耗微控制器2控制輸出引腳相連。其余結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例1完全相同。
[0021]實(shí)施例4:
參見圖1，一種電子儀器設(shè)備備用電源控制方法，所述備用電源包括備用電源輸出端、電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端4，所述在備用電源輸出端與電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端之間連接一只半導(dǎo)體開關(guān)器件1，所述半導(dǎo)體開關(guān)器件I還連接有微功耗控制器2，利用一片微功耗微控制器控制半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述的的微功耗微控制器由備用電源3供電，利用其通信接口接收電子儀器設(shè)備主系統(tǒng)的控制命令，微功耗微控制器將接收到的控制命令存儲(chǔ)于其片上的非易失性存儲(chǔ)器中，并根據(jù)控制命令控制半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通或截止，從而控制備用電源的接入或斷開；所述微功耗微控制器設(shè)置為PIC12LF1822。所述的半導(dǎo)體開關(guān)器件設(shè)置為IRLML6402，其源極與備用電源的輸出端相連，漏極與電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端4相連，柵極與微功耗微控制器2控制輸出引腳相連。所述控制過程如下，儀器設(shè)備主系統(tǒng)的控制命令輸出常態(tài)為低電平，通過輸出高電平持續(xù)時(shí)間的長短表示備用電源的接入控制命令和斷開控制命令，如果輸出為備用電源接入控制命令，則輸出持續(xù)8秒鐘的高電平；否則輸出持續(xù)4秒鐘的高電平；主系統(tǒng)只在如下兩種情況下發(fā)出有效的控制命令，其他時(shí)間均維持無效的低電平:(1)主系統(tǒng)復(fù)位初始化；(2)備用電源投切設(shè)置更改；微控制器長期工作于睡眠模式，每隔一秒鐘被片上時(shí)鐘喚醒一次，可以極大地降低備用電源的損耗。微控制器工作于睡眠模式時(shí)，其控制輸出引腳電平維持不變；每次被喚醒時(shí)，微控制器檢查其通信接口的電平，如果通信接口為高電平，則通信計(jì)數(shù)器加I并恢復(fù)睡眠狀態(tài)；如果如果通信接口為低電平，則根據(jù)通信計(jì)數(shù)器的數(shù)值執(zhí)行相應(yīng)的操作，具體如下:(1)如果通信計(jì)數(shù)器為0，恢復(fù)睡眠狀態(tài)；(2)如果通信計(jì)數(shù)器數(shù)值大于6，修改E2PR0M中控制命令為“備用電源接入”，輸出引腳置低電平，通信計(jì)數(shù)器清零，恢復(fù)睡眠狀態(tài)；(3)如果通信計(jì)數(shù)器為大于2且小于5，修改E2PR0M中控制命令為“備用電源斷開”，輸出引腳置高電平，通信計(jì)數(shù)器清零，恢復(fù)睡眠狀態(tài)。[0022]具體工作原理如下:
參見圖1-圖3，在本實(shí)施例中，微控制器選用PIC12LF1822。在常溫下，該芯片正常工作電流為8 μ A，處于睡眠模式時(shí)工作電流只有0.8 μ A。參見圖2，微控制器上電復(fù)位后，在完成常規(guī)的初始化操作后，從其E2PR0M的指定地址中取出控制命令，根據(jù)該控制命令決定MOSFET的導(dǎo)通或截止?？紤]到E2PR0M首次使用時(shí)其存儲(chǔ)的內(nèi)容通常為OxFF，在本實(shí)施例中指定OxFF為備用電源斷開控制命令、OxAA為備用電源接入控制命令，避免首次上電使用時(shí)可能出現(xiàn)的備用電源意外接入。如果取出控制命令指示為備用電源接入，微控制器將其控制輸出引腳，，在本實(shí)施例中為PIC12LF1822的RA4置低電平，控制MOSFET的柵極為低電平，MOSFET導(dǎo)通，備用電源通過MOSFET接入電子儀器設(shè)備的輔助電源輸入端；如果取出控制命令指示為備用電源斷開，微控制器將其控制輸出引腳置高電平，控制MOSFET的柵極為高電平，MOSFET截止，備用電源斷開。通過對(duì)儀器設(shè)備人機(jī)接口的操作可以設(shè)置并記錄備用電源的投切。儀器設(shè)備主系統(tǒng)的控制命令輸出常態(tài)為低電平，通過輸出高電平持續(xù)時(shí)間的長短表示備用電源的接入控制命令和斷開控制命令。如果輸出為備用電源接入控制命令，則輸出持續(xù)8秒鐘的高電平；否則輸出持續(xù)4秒鐘的高電平。主系統(tǒng)只在如下兩種情況下發(fā)出有效的控制命令，其他時(shí)間均維持無效的低電平:(I)主系統(tǒng)復(fù)位初始化；(2)備用電源投切設(shè)置更改。微控制器長期工作于睡眠模式，每隔一秒鐘被片上時(shí)鐘喚醒一次，可以極大地降低備用電源的損耗。微控制器工作于睡眠模式時(shí)，其控制輸出引腳電平維持不變。每次被喚醒時(shí)，微控制器檢查其通信接口(在本實(shí)施例中為PIC12LF1822的RA2)的電平，如果通信接口為高電平，則通信計(jì)數(shù)器加I并恢復(fù)睡眠狀態(tài)；如果如果通信接口為低電平，則根據(jù)通信計(jì)數(shù)器的數(shù)值執(zhí)行相應(yīng)的操作，具體如下:(I)如果通信計(jì)數(shù)器為0，恢復(fù)睡眠狀態(tài)；(2)如果通信計(jì)數(shù)器數(shù)值大于6，修改E2PR0M中控制命令為“備用電源接入”，輸出引腳置低電平，通信計(jì)數(shù)器清零，恢復(fù)睡眠狀態(tài)；(3)如果通信計(jì)數(shù)器為大于2且小于5，修改E2PR0M中控制命令為“備用電源斷開”，輸出引腳置高電平，通信計(jì)數(shù)器清零，恢復(fù)睡眠狀態(tài)。采用高電平持續(xù)時(shí)間長度指示的通信方式，降低了對(duì)接收設(shè)備的要求，微控制器只需在定時(shí)被喚醒時(shí)檢測通信接口的電平高低就可以可靠接收控制命令，無需其他外設(shè)的參與，降低了微控制器的功耗。儀器設(shè)備主系統(tǒng)控制命令的常態(tài)低電平輸出模式亦可進(jìn)一步降低微控制器通信接口的功耗。由于針對(duì)的控制命令存儲(chǔ)于微控制器的非易失性存儲(chǔ)器(E2PR0M)中，由于任何一種原因?qū)е碌奈⑻幚砥鲝?fù)位仍能保證對(duì)備用電源的既定控制而無需儀器設(shè)備主系統(tǒng)的干預(yù)。微控制器采用備用電源供電的模式?jīng)Q定了本發(fā)明提供的方法可以根據(jù)電子儀器設(shè)備所處狀態(tài)靈活設(shè)置備用電源的投切，應(yīng)對(duì)電子儀器設(shè)備主系統(tǒng)主電源不同的失效模式。當(dāng)電子儀器設(shè)備處于倉儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)入A段時(shí)，設(shè)置備用電源斷開，延長備用電源的壽命，確保電子儀器設(shè)備安全性。當(dāng)電子儀器設(shè)備正常使用時(shí)，設(shè)置備用電源接入，當(dāng)主電源意外失效時(shí)，備用電源能夠保護(hù)主系統(tǒng)易失性存儲(chǔ)器內(nèi)容、記錄可能的故障數(shù)據(jù)、提示故障類型、維持儀器設(shè)備部分甚至全部系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
[0023]盡管微控制器長期在備用電源供電下工作，但該芯片不足I μ A耗電對(duì)于通常超過IAh的備用電源是微不足道的。
[0024]本發(fā)明還可以將實(shí)施例2、3所述技術(shù)特征中的至少一個(gè)與實(shí)施例1組合，形成新的實(shí)施方式。
[0025]需要說明的是上述實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并沒有用來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，在上述基礎(chǔ)上所作出的等同替換或者替代均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種電子儀器設(shè)備備用電源，其特征在于，所述備用電源包括備用電源輸出端、電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端，所述備用電源輸出端與電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端之間設(shè)置有半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述半導(dǎo)體開關(guān)器件還連接有微功耗控制器，所述的微功耗微控制器由備用電源供電，利用其通信接口接收電子儀器設(shè)備主系統(tǒng)的控制命令，微功耗微控制器將接收到的控制命令存儲(chǔ)于其片上的非易失性存儲(chǔ)器中，并根據(jù)控制命令控制半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通或截止，從而控制備用電源的接入或斷開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子儀器設(shè)備備用電源，其特征在于，所述微功耗微控制器設(shè)置為 PIC12LF1822。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子儀器設(shè)備備用電源，其特征在于，所述的半導(dǎo)體開關(guān)器件設(shè)置為IRLML6402，其源極與備用電源的輸出端相連，漏極與電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端相連，柵極與微功耗微控制器控制輸出引腳相連。
4.一種電子儀器設(shè)備備用電源控制方法，其特征在于，所述備用電源包括備用電源輸出端、電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端，所述在備用電源輸出端與電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端之間連接一只半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述半導(dǎo)體開關(guān)器件還連接有微功耗控制器，利用一片微功耗微控制器控制半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述的的微功耗微控制器由備用電源供電，利用其通信接口接收電子儀器設(shè)備主系統(tǒng)的控制命令，微功耗微控制器將接收到的控制命令存儲(chǔ)于其片上的非易失性存儲(chǔ)器中，并根據(jù)控制命令控制半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通或截止，從而控制備用電源的接入或斷開。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子儀器設(shè)備備用電源控制方法，其特征在于，所述微功耗微控制器設(shè)置為PIC12LF1822。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的電子儀器設(shè)備備用電源控制方法，其特征在于，所述的半導(dǎo)體開關(guān)器件設(shè)置為IRLML6402，其源極與備用電源的輸出端相連，漏極與電子儀器設(shè)備輔助電源輸入端(4)相連，柵極與微功耗微控制器(2)控制輸出引腳相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的電子儀器設(shè)備備用電源控制方法，其特征在于，所述控制過程如下，儀器設(shè)備主系統(tǒng)的控制命令輸出常態(tài)為低電平，通過輸出高電平持續(xù)時(shí)間的長短表示備用電源的接入控制命令和斷開控制命令，如果輸出為備用電源接入控制命令，則輸出持續(xù)8秒鐘的高電平；否則輸出持續(xù)4秒鐘的高電平；主系統(tǒng)只在如下兩種情況下發(fā)出有效的控制命令，其他時(shí)間均維持無效的低電平:(1)主系統(tǒng)復(fù)位初始化；(2)備用電源投切設(shè)置更改；微控制器長期工作于睡眠模式，每隔一秒鐘被片上時(shí)鐘喚醒一次，微控制器工作于睡眠模式時(shí)，其控制輸出引腳電平維持不變；每次被喚醒時(shí)，微控制器檢查其通信接口的電平，如果通信接口為高電平，則通信計(jì)數(shù)器加I并恢復(fù)睡眠狀態(tài)；如果如果通信接口為低電平，則根據(jù)通信計(jì)數(shù)器的數(shù)值執(zhí)行相應(yīng)的操作，具體如下:(1)如果通信計(jì)數(shù)器為O，恢復(fù)睡眠狀態(tài)；(2)如果通信計(jì)數(shù)器數(shù)值大于6，修改E2PR0M中控制命令為“備用電源接入”，輸出引腳置低電平，通信計(jì)數(shù)器清零，恢復(fù)睡眠狀態(tài)；(3)如果通信計(jì)數(shù)器為大于2且小于5，修改E2PR0M中控制命令為“備用電源斷開”，輸出引腳置高電平，通信計(jì)數(shù)器清零，恢復(fù)睡眠狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】H02J9/06GK103872756SQ201310743050
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】宮元九, 李陽, 杜立群 申請人:南京英馬電力自動(dòng)化設(shè)備有限公司