本實用新型涉及一種電容器充電裝置，特別是涉及一種法拉電容器充電及掉電檢測裝置。

背景技術：

工業(yè)電子產(chǎn)品的運行環(huán)境通常較為惡劣，尤其在測量、控制等領域中，通常要求在掉電情況下，及時檢測到外部電源斷開，同時在掉電后可以保存重要數(shù)據(jù)，重新加電后這些重要數(shù)據(jù)能夠保存完好。

掉電保護通常采用以下兩種方案：一是加接不間斷電源，讓整個系統(tǒng)在掉電時繼續(xù)工作；二是采用備份電源，掉電后保護系統(tǒng)中全部或者必要的數(shù)據(jù)，由于第一種方案體積大、成本高，對于以單片機系統(tǒng)為主的電子產(chǎn)品來說，不宜采用。第二種是根據(jù)實際需要，在掉電時保存必要的數(shù)據(jù)，當系統(tǒng)恢復供電后，能夠繼續(xù)工作，因而經(jīng)濟實用。

在上述第二種方案中，通常選用電池作為備用電源，目前，無論對于鉛酸蓄電池還是鋰電池，其充放電管理技術都比較成熟，但通常保存必要的數(shù)據(jù)這種操作不需要維持長時間供電，而且對于體積較小的電子產(chǎn)品來說，這種方案還是占用較大產(chǎn)品空間。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術存在的上述問題，本實用新型提供一種法拉電容器充電及掉電檢測裝置，該實用新型裝置設計簡單，僅需要幾個電阻、法拉電容和二極管，成本低，占用體積小。在外接電源連接時對法拉電容充電，并自動檢測外接電源連接情況，在外接電源斷開時切換到法拉電容供電。

本實用新型所采用的技術方案是：一種法拉電容器充電及掉電檢測裝置，包括直流電壓轉換芯片U₁、分壓電阻R₁和R₂、限流電阻R₃、R₄和R₅、分壓輸出端A₃、防接反二極管D₁、二極管D₂、法拉電容E₁和E₂、電源輸出端A₅，所述直流電壓轉換芯片U₁的加載端為輸入端A₁，直流電壓轉換芯片U₁的輸出端A₂分別與分壓電阻R₁、防接反二極管D₁的正極連接，所述防接反二極管D₁的負極與并聯(lián)的電阻R₃、R₄、R₅、二極管D₂串聯(lián)，所述電阻R₃、R₄、R₅與二極管D₂之間連接電源輸出端A₅，所述并聯(lián)的電阻R₃、R₄、R₅、二極管D₂與串聯(lián)的法拉電容E₁和E₂串聯(lián)，所述法拉電容E₂的負極與直流電壓轉換芯片U₁的地端連接電源地端A₄；所述分壓電阻R₁與分壓電阻R₂串聯(lián)，分壓電阻R₁和分壓電阻R₂之間連接分壓輸出端A₃,所述分壓輸出端A₃與單片機U₂的I/O管腳連接，單片機U₂通過系統(tǒng)總線與存儲芯片U₃連接，所述分壓電阻R₂的另一端連接電源地端A₄。

所述法拉電容E₁和法拉電容E₂的參數(shù)相同。

所述直流電壓轉換芯片U₁的輸入端A₁的加載電壓為+12V～+40V直流電壓。

本實用新型具有的優(yōu)點及積極的效果是：該實用新型的法拉電容在其額定電壓范圍內可以被充電至任意電位，且可以完全放出，而電池受自身化學反應限制工作在較窄的電壓范圍，如果過放可能造成永久損壞；在對器件尺寸有要求的應用中，法拉電容是一種更好的途徑；法拉電容可以反復傳輸能量脈沖而無任何不利影響，而電池如果反復傳輸高功率脈沖，壽命會大大降低，法拉電容可以快速充電，而電池快速充電則會受到損壞。

附圖說明

圖1為本實用新型的硬件連接原理圖；

圖2為本實用新型的軟件處理流程示意圖。

具體實施方式

實施例

以下結合附圖1對本實用新型的裝置工作原理詳細說明。

一種法拉電容器充電及掉電檢測裝置，包括直流電壓轉換芯片、分壓電阻、限流電阻、防接反二極管、續(xù)流二極管和法拉電容。其中，A₁為直流電壓轉換芯片的電壓輸入端、A₂為電壓輸出端，A₄為電源地端。所述分壓電阻由電阻R₁和電阻R₂構成，其中A₃為分壓輸出端，與單片機U₂管腳直接相連。所述防接反二極管為D₁，所述續(xù)流二極管為D₂，所述限流電阻為電阻R₃、電阻R₄和電阻R₅。所述法拉電容為電容E₁和電容E₂。A₅為電源輸出端。其技術要點是：直流電壓轉換芯片將輸入電壓轉換成適合系統(tǒng)工作的電壓，分壓電阻將系統(tǒng)工作電壓分壓，作為掉電檢測引腳輸入，限流電阻對充電電流進行分流后匯集，降低每個電阻上的功率，防接反二極管防止法拉電容反向放電，續(xù)流二極管D₂在法拉電容放電時提供通路，法拉電容作為充電裝置的儲能元件。

對于電壓轉換芯片U₁，以常用的電源轉換芯片LM2596為例，其直流電壓輸入范圍在+12V～+40V，將輸入電壓加載到輸入端A₁，經(jīng)過芯片內部轉換后在輸出端A₂得到+5V電壓輸出。單片機U₂系統(tǒng)的工作電壓為+3.3V，分壓電阻R₁和R₂選取適當?shù)闹担狗謮狠敵龆薃₃輸出+3.3V電壓，以適應單片機U₂對信號采集的電平要求，同時R₁和R₂還有限流作用，防止電流過大損壞單片機管腳，當外部電源連接時，分壓輸出端A₃電位為高，當外部電源斷開時，分壓輸出端A₃電位為低。單片機U₂與A₃連接的I/O管腳工作于中斷方式，當電平為低時，觸發(fā)中斷。防接反二極管D₁保證電流從A₂流向A₅，避免電流從電源輸出端A₅反向流向電壓輸出端A₂，確保電流單向流動性。參數(shù)相同的法拉電容E₁和E₂串聯(lián)連接，同時與電阻R₃、R₄、R₅和二極管D₂并聯(lián)后串聯(lián)，當裝置處于充電狀態(tài)時，電流經(jīng)過限流電阻R₃、R₄和R₅流入E₁和E₂，對法拉電容E₁和E₂進行充電，三個限流電阻的阻值、功率相同，其并聯(lián)的目的是增大充電電流，降低每個電阻的耗散功率，由于二極管的單向導電性，充電時二極管D₂處于截止狀態(tài)，相當于斷路，此時沒有充電電流經(jīng)二極管D₂流向法拉電容。當外部電源斷開，電容處于放電狀態(tài)，二極管D₂處于導通狀態(tài)，相當于短路，電流經(jīng)過二極管D₂流向電源輸出端A₅，為下一級電路提供電源。

圖2為本實用新型的軟件處理流程示意圖，掉電保存參數(shù)部分程序上電后運行，單片機將分壓輸出端A₃連接的I/O管腳設置為中斷方式，低電平觸發(fā)。如果分壓輸出端A₃為低電平，通過軟件濾波排除瞬態(tài)欠壓干擾，檢測到分壓輸出端A₃仍為低電平，判為系統(tǒng)真正掉電，單片機系統(tǒng)立即執(zhí)行保存重要參數(shù)操作，將參數(shù)保存到存儲芯片U₃中，如果分壓輸出端A₃恢復為高電平，說明外部電源連接恢復正常。