CN205753618U - 一种掉电保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种掉电保护电路，包括：用于与输入电源相连并将所述输入电源的输入分成第一路输入和第二路输入的输入端；与第一路输入相连用于向外部器件输出电压的输出端；用于对输入电源经第二路输入的输入进行储能并在外部器件掉电时经输出端为外部器件提供电能的储能供电单元；其中，储能供电单元包括超级电容，控制超级电容储能的恒流源；控制超级电容供电的升压控制电路；所述掉电保护电路还包括掉电检测告警单元。本实用新型利用超级电容的储能原理在外部器件（例如激光器）掉电时，继续为外部器件供电，向外部器件提供告警信号，使得外部器件可以及时正常关机，以防止外部器件由于意外突然掉电时受到损坏。

Description

一种掉电保护电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，具体为一种掉电保护电路。

背景技术

激光器作为一种精密产品，其必须工作在一种稳定的状态下。如果发生突然掉电，内部精密光学器件容易发生不可逆转的损坏，所以需要有掉电保护设计。当前掉电保护主要是依靠不间断电源(UPS)。市售UPS的主要缺点是由于使用铅酸电池，体积较为巨大，集成度不好；没有掉电指示，不能让激光器主动关机。此外，铅酸电池充电较慢，最大放电电流也有所限制，并不符合激光器应用的实际。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种掉电保护电路，用于解决现有技术中在激光器掉电时激光器容易受到损坏的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种掉电保护电路，所述掉电保护电路包括：用于与输入电源相连并将所述输入电源的输入分成第一路输入和第二路输入的输入端；与所述第一路输入相连用于向外部器件输出电压的输出端；一端与所述第二路输入相连，另一端与所述输出端相连，用于对所述输入电源经所述第二路输入的输入进行储能并在所述外部器件掉电时经所述输出端为所述外部器件提供电能的储能供电单元。

于本实用新型的一实施例中，所述储能供电单元包括超级电容。

于本实用新型的一实施例中，所述储能供电单元还包括连接于所述输入电源和所述超级电容之间控制所述超级电容储能的恒流源。

于本实用新型的一实施例中，所述恒流源包括用于输出恒定电流的电压源，检测充电电流并向所述电压源反馈电压的放大器以及控制所述恒流源向所述超级电容充电的开关。

于本实用新型的一实施例中，所述开关为MOS管或三极管。

于本实用新型的一实施例中，所述储能供电单元还包括连接于所述输出端和所述超级电容之间用于对所述超级电容的输出电压进行升压并控制所述超级电容供电的升压控制电路。

于本实用新型的一实施例中，所述升压控制电路包括：对所述超级电容的输出电压进行升压的升压子电路和根据所述超级电容的电压控制所述升压子电路的滞回子电路。

于本实用新型的一实施例中，所述掉电保护电路还包括：分别与所述第一路输入和所述 储能供电单元相连用于检测所述外部器件是否掉电并在检测到掉电时生成一告警信号同时将所述告警信号输入给所述外部器件的掉电检测告警单元。

于本实用新型的一实施例中，所述外部器件为激光器。

如上所述，本实用新型的一种掉电保护电路，具有以下有益效果：

1、本实用新型利用超级电容的储能原理在外部器件(例如激光器)掉电时，继续为外部器件供电，并通过检测掉电路检测掉电，向外部器件提供告警信号，使得外部器件可以继续工作一段时间后及时正常关机，以防止外部器件由于意外突然掉电时受到损坏。

2、本实用新型成体低，体积小，储能充电时间短，支持大电流输出。

3、本实用新型结构简单，控制灵活，经济实用，具有广泛的适用性。

附图说明

图1显示为本实用新型的一种掉电保护电路的原理框图。

图2显示为本实用新型的一种掉电保护电路的一种优选原理框图。

图3显示为本实用新型的一种掉电保护电路的结构示意图。

图4显示为本实用新型的一种掉电保护电路中恒流源的一种结构示意图。

图5显示为本实用新型的一种掉电保护电路中滞回子电路的一种结构示意图。

元件标号说明

1 掉电保护电路

11 输入端

12 输出端

13 储能供电单元

131 恒流源

132 升压控制电路

14 掉电检测告警单元

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

本实施例的目的在于提供一种掉电保护电路，用于解决现有技术中在激光器掉电时激光器容易受到损坏的问题。以下将详细阐述本实施例的一种掉电保护电路的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实施例的一种掉电保护电路。

本实施例提供一种掉电保护电路，具体地，如图1所示，所述掉电保护电路1包括：用于与输入电源相连并将所述输入电源的输入分成第一路输入和第二路输入的输入端11，与所述第一路输入相连用于向外部器件输出电压的输出端12，一端与所述第二路输入相连，另一端与所述输出端12相连，用于对所述输入电源经所述第二路输入的输入进行储能并在所述外部器件掉电时经所述输出端12为所述外部器件提供电能的储能供电单元13。如图2所示，所述掉电保护电路1还包括：分别与所述第一路输入和所述储能供电单元13相连用于检测所述外部器件是否掉电并在检测到掉电时生成一告警信号同时将所述告警信号输入给所述外部器件的掉电检测告警单元14。

以下对本实施例中的掉电保护电路1进行详细说明。

如图3所示，显示为本实施例中一种掉电保护电路1的具体结构示意图。于本实施例中，所述外部器件为激光器等突然掉电容易损坏的器件。输入电源经输入端11分成两路，一路直接与输出端12相连，为外部器件供电，一路为储能供电单元13充电。其中，第一路输入和输出端之间的线路上可设置稳压二极管D1，第二路输入和输出端之间的线路上可设置稳压二极管D2。

于本实施例中，如图3所示，所述储能供电单元13包括超级电容C1，连接于所述输入电源和所述超级电容C1之间控制所述超级电容C1储能的恒流源131以及连接于所述输出端12和所述超级电容C1之间用于对所述超级电容C1的输出电压进行升压并控制所述超级电容C1供电的升压控制电路132。

其中，本实施例中，采用超级电容C1对所述输入电源经所述第二路输入的输入进行储能并在所述外部器件掉电时经所述输出端12为所述外部器件提供电能。超级电容C1是一种介于传统电容与电池之间的有特殊性能的电源，其主要优点是功率密度高，充放电时间短，电流大，工作温度范围宽，利用超级电容C1作为储能和供电元件，相对于传统的UPS方案，优势明显。

采用电压源作为恒流源131可以降低成本，使用电压源芯片和电流反馈控制电路。具体地，如图4所示，所述恒流源131包括用于输出恒定电流的电压源，检测充电电流并向所述电压源反馈电压的放大器A1以及控制所述恒流源131向所述超级电容C1充电的开关。

其中，所述放大器A1优选为仪表放大器。所述开关为MOS管或三极管Q1。电阻R1为 采样电阻，充电电流通过电阻R1后，变为电压信号，经过仪表放大器A1放大后，控制电压源，实现恒流充电。电阻R2和电阻R3均为分压电阻，当超级电容C1电压到达设定电压后，三极管Q1导通，使电压源进入恒压状态，对超级电容C1进行恒压充电。

仪表放大器用于检测充电电流，向电压源芯片输入反馈电压Vfb，动态调整电压源芯片的输出电压Vout，三极管Q1用于控制恒压充电。当超级电容C1的电压到达设定阈值，三极管Q1导通，超级电容C1电压将固定不变。

于本实施例中，所述升压控制电路132包括：对所述超级电容C1的输出电压进行升压的升压子电路和根据所述超级电容C1的电压控制所述升压子电路的滞回子电路。所述滞回子电路在所述超级电容C1处于所述滞回子电路设定的电压阈值下工作。

对输出电压进行升压的升压子电路的结构已被本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

具体地，于本实施例中，如图5所示，滞回子电路由一个开漏输出比较器CP1和电阻R1，电阻R2以及电阻R3组成。当开漏输出比较器CP1的正端电压大于负端电压时，输出高阻，当开漏输出比较器CP1的正端电压小于负端电压时，输出对地短路。Vref1和Vref2为2个参考电压。当超级电容C1的电压较低时，开漏输出比较器CP1的正端电低于参考电压Vref1，开漏输出比较器CP1输出对地短路，所述升压子电路不工作。

经过一段时间充电，当Vref1<Vcap*R1/(R1+R2)时，开漏输出比较器CP1输出变为高阻态。此时，输出电压Vrun＝(Vref2-Vcap)*(R1+R2)/(R1+R2+R3)+Vcap，升压子电路开始工作。掉电后，输入电压Vcap缓慢减小，直到(Vref2-Vcap)*R2/(R1+R2+R3)+Vcap<Vref1后，升压子电路结束工作，外部器件断电。通过调节不同的电阻R1，电阻R2，电阻R3以及参考电压Vref1和参考电压Vref2，可以使升压子电路开始工作以及结束工作时的输入电压Vcap不同，实现滞回的效果。

所述升压子电路的启动电压和关闭电压由所述超级电容C1的大小决定。进一步地，所述升压子电路在所述滞回子电路设定的电压阈值以上时开始工作。此时超级电容C1可向外部器件输出电能，超级电容C1的电压慢慢下降，当超级电容C1的电压小于所述滞回子电路设定的电压阈值时，升压子电路停止工作。此时超级电容C1停止向外部器件输出电能。于本实施例中，所述滞回子电路设定的电压阈值为3V～7V。

本实施例中超级电容C1的充电和供电过程如下：24V电源输入后分成两路，一路用于外部器件供电，另一路用于给超级电容C1充电。超级电容C1充电与一般电池一致，可先恒流充电再恒压充电，但是其充电电流可以较大，充电时间短。

当超级电容C1电压大于7V时，升压子电路停止工作始工作，超级电容C1可向外部器 件输出电能，当超级电容C1电压低于3V时，升压子电路停止工作，用于保证超级电容C1不会由于过度放电而损坏。

由此可见，本实施例的掉电保护电路1利用超级电容C1的储能原理在外部器件(例如激光器)掉电时，继续为外部器件供电，使得外部器件可以继续工作一段时间。

于本实施例中，所述掉电检测告警单元14分别与所述第一路输入和所述储能供电单元13相连，用于检测所述外部器件是否掉电并在检测到掉电时生成一告警信号同时将所述告警信号输入给所述外部器件。

例如，所述掉电检测告警单元14与激光器利用光耦进行电气隔离，当外部电源掉电时，所述掉电检测告警单元14提供一个告警信号，让激光器能及时关闭，使得激光器可以继续工作一段时间至正常关机，以防止激光器由于意外突然掉电时受到损坏。

综上所述，本实用新型利用超级电容的储能原理在外部器件(例如激光器)掉电时，继续为外部器件供电，使得外部器件可以继续工作一段时间至正常关机，以防止外部器件由于意外突然掉电时受到损坏；本实用新型成体低，体积小，储能充电时间短，支持大电流输出；本实用新型结构简单，控制灵活，经济实用，具有广泛的适用性。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种掉电保护电路，其特征在于：所述掉电保护电路包括：

用于与输入电源相连并将所述输入电源的输入分成第一路输入和第二路输入的输入端；

与所述第一路输入相连用于向外部器件输出电压的输出端；

一端与所述第二路输入相连，另一端与所述输出端相连，用于对所述输入电源经所述第二路输入的输入进行储能并在所述外部器件掉电时经所述输出端为所述外部器件提供电能的储能供电单元。

2.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于：所述储能供电单元包括超级电容。

3.根据权利要求2所述的掉电保护电路，其特征在于：所述储能供电单元还包括连接于所述输入电源和所述超级电容之间控制所述超级电容储能的恒流源。

4.根据权利要求3所述的掉电保护电路，其特征在于：所述恒流源包括用于输出恒定电流的电压源，检测充电电流并向所述电压源反馈电压的放大器以及控制所述恒流源向所述超级电容充电的开关。

5.根据权利要求4所述的掉电保护电路，其特征在于：所述开关为MOS管或三极管。

6.根据权利要求2或3所述的掉电保护电路，其特征在于：所述储能供电单元还包括连接于所述输出端和所述超级电容之间用于对所述超级电容的输出电压进行升压并控制所述超级电容供电的升压控制电路。

7.根据权利要求6所述的掉电保护电路，其特征在于：所述升压控制电路包括：对所述超级电容的输出电压进行升压的升压子电路和根据所述超级电容的电压控制所述升压子电路的滞回子电路。

8.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于：所述掉电保护电路还包括：分别与所述第一路输入和所述储能供电单元相连用于检测所述外部器件是否掉电并在检测到掉电时生成一告警信号同时将所述告警信号输入给所述外部器件的掉电检测告警单元。

9.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于：所述外部器件为激光器。