一種掉電保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種掉電保護(hù)電路，包括：用于與輸入電源相連并將所述輸入電源的輸入分成第一路輸入和第二路輸入的輸入端；與第一路輸入相連用于向外部器件輸出電壓的輸出端；用于對輸入電源經(jīng)第二路輸入的輸入進(jìn)行儲能并在外部器件掉電時經(jīng)輸出端為外部器件提供電能的儲能供電單元；其中，儲能供電單元包括超級電容，控制超級電容儲能的恒流源；控制超級電容供電的升壓控制電路；所述掉電保護(hù)電路還包括掉電檢測告警單元。本發(fā)明利用超級電容的儲能原理在外部器件（例如激光器）掉電時，繼續(xù)為外部器件供電，向外部器件提供告警信號，使得外部器件可以及時正常關(guān)機(jī)，以防止外部器件由于意外突然掉電時受到損壞。
【專利說明】
_種掉電保護(hù)電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種掉電保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]激光器作為一種精密產(chǎn)品，其必須工作在一種穩(wěn)定的狀態(tài)下。如果發(fā)生突然掉電，內(nèi)部精密光學(xué)器件容易發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的損壞，所以需要有掉電保護(hù)設(shè)計。當(dāng)前掉電保護(hù)主要是依靠不間斷電源(UPS)。市售UPS的主要缺點(diǎn)是由于使用鉛酸電池，體積較為巨大，集成度不好;沒有掉電指示，不能讓激光器主動關(guān)機(jī)。此外，鉛酸電池充電較慢，最大放電電流也有所限制，并不符合激光器應(yīng)用的實(shí)際。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種掉電保護(hù)電路，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中在激光器掉電時激光器容易受到損壞的問題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種掉電保護(hù)電路，所述掉電保護(hù)電路包括:用于與輸入電源相連并將所述輸入電源的輸入分成第一路輸入和第二路輸入的輸入端;與所述第一路輸入相連用于向外部器件輸出電壓的輸出端;一端與所述第二路輸入相連，另一端與所述輸出端相連，用于對所述輸入電源經(jīng)所述第二路輸入的輸入進(jìn)行儲能并在所述外部器件掉電時經(jīng)所述輸出端為所述外部器件提供電能的儲能供電單元。
[0005]于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述儲能供電單元包括超級電容。
[0006]于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述儲能供電單元還包括連接于所述輸入電源和所述超級電容之間控制所述超級電容儲能的恒流源。
[0007]于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述恒流源包括用于輸出恒定電流的電壓源，檢測充電電流并向所述電壓源反饋電壓的放大器以及控制所述恒流源向所述超級電容充電的開關(guān)。
[0008]于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述開關(guān)為MOS管或三極管。
[0009]于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述儲能供電單元還包括連接于所述輸出端和所述超級電容之間用于對所述超級電容的輸出電壓進(jìn)行升壓并控制所述超級電容供電的升壓控制電路。
[0010]于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述升壓控制電路包括:對所述超級電容的輸出電壓進(jìn)行升壓的升壓子電路和根據(jù)所述超級電容的電壓控制所述升壓子電路的滯回子電路。
[0011]于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述掉電保護(hù)電路還包括:分別與所述第一路輸入和所述儲能供電單元相連用于檢測所述外部器件是否掉電并在檢測到掉電時生成一告警信號同時將所述告警信號輸入給所述外部器件的掉電檢測告警單元。
[0012]于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述外部器件為激光器。
[0013]如上所述，本發(fā)明的一種掉電保護(hù)電路，具有以下有益效果:
[0014]1、本發(fā)明利用超級電容的儲能原理在外部器件(例如激光器)掉電時，繼續(xù)為外部器件供電，并通過檢測掉電路檢測掉電，向外部器件提供告警信號，使得外部器件可以繼續(xù)工作一段時間后及時正常關(guān)機(jī)，以防止外部器件由于意外突然掉電時受到損壞。
[0015]2、本發(fā)明成體低，體積小，儲能充電時間短，支持大電流輸出。
[0016]3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，具有廣泛的適用性。
【附圖說明】
[0017]圖1顯示為本發(fā)明的一種掉電保護(hù)電路的原理框圖。
[0018]圖2顯示為本發(fā)明的一種掉電保護(hù)電路的一種優(yōu)選原理框圖。
[0019]圖3顯示為本發(fā)明的一種掉電保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4顯示為本發(fā)明的一種掉電保護(hù)電路中恒流源的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖5顯示為本發(fā)明的一種掉電保護(hù)電路中滯回子電路的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]元件標(biāo)號說明
[0023]I掉電保護(hù)電路
[0024]11輸入端
[0025]12輸出端
[0026]13 儲能供電單元
[0027]131 恒流源
[0028]132 升壓控制電路
[0029]14 掉電檢測告警單元
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0031]本實(shí)施例的目的在于提供一種掉電保護(hù)電路，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中在激光器掉電時激光器容易受到損壞的問題。以下將詳細(xì)闡述本實(shí)施例的一種掉電保護(hù)電路的原理及實(shí)施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要創(chuàng)造性勞動即可理解本實(shí)施例的一種掉電保護(hù)電路。
[0032]本實(shí)施例提供一種掉電保護(hù)電路，具體地，如圖1所示，所述掉電保護(hù)電路I包括:用于與輸入電源相連并將所述輸入電源的輸入分成第一路輸入和第二路輸入的輸入端11，與所述第一路輸入相連用于向外部器件輸出電壓的輸出端12，一端與所述第二路輸入相連，另一端與所述輸出端12相連，用于對所述輸入電源經(jīng)所述第二路輸入的輸入進(jìn)行儲能并在所述外部器件掉電時經(jīng)所述輸出端12為所述外部器件提供電能的儲能供電單元13。如圖2所示，所述掉電保護(hù)電路I還包括:分別與所述第一路輸入和所述儲能供電單元13相連用于檢測所述外部器件是否掉電并在檢測到掉電時生成一告警信號同時將所述告警信號輸入給所述外部器件的掉電檢測告警單元14。
[0033]以下對本實(shí)施例中的掉電保護(hù)電路I進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0034]如圖3所示，顯示為本實(shí)施例中一種掉電保護(hù)電路I的具體結(jié)構(gòu)示意圖。于本實(shí)施例中，所述外部器件為激光器等突然掉電容易損壞的器件。輸入電源經(jīng)輸入端11分成兩路，一路直接與輸出端12相連，為外部器件供電，一路為儲能供電單元13充電。其中，第一路輸入和輸出端之間的線路上可設(shè)置穩(wěn)壓二極管D1，第二路輸入和輸出端之間的線路上可設(shè)置穩(wěn)壓二極管D2。
[0035]于本實(shí)施例中，如圖3所示，所述儲能供電單元13包括超級電容Cl，連接于所述輸入電源和所述超級電容Cl之間控制所述超級電容Cl儲能的恒流源131以及連接于所述輸出端12和所述超級電容Cl之間用于對所述超級電容Cl的輸出電壓進(jìn)行升壓并控制所述超級電容Cl供電的升壓控制電路132。
[0036]其中，本實(shí)施例中，采用超級電容Cl對所述輸入電源經(jīng)所述第二路輸入的輸入進(jìn)行儲能并在所述外部器件掉電時經(jīng)所述輸出端12為所述外部器件提供電能。超級電容Cl是一種介于傳統(tǒng)電容與電池之間的有特殊性能的電源，其主要優(yōu)點(diǎn)是功率密度高，充放電時間短，電流大，工作溫度范圍寬，利用超級電容Cl作為儲能和供電元件，相對于傳統(tǒng)的UPS方案，優(yōu)勢明顯。
[0037]采用電壓源作為恒流源131可以降低成本，使用電壓源芯片和電流反饋控制電路。具體地，如圖4所示，所述恒流源131包括用于輸出恒定電流的電壓源，檢測充電電流并向所述電壓源反饋電壓的放大器Al以及控制所述恒流源131向所述超級電容Cl充電的開關(guān)。
[0038]其中，所述放大器Al優(yōu)選為儀表放大器。所述開關(guān)為MOS管或三極管Q1。電阻Rl為采樣電阻，充電電流通過電阻Rl后，變?yōu)殡妷盒盘?，?jīng)過儀表放大器Al放大后，控制電壓源，實(shí)現(xiàn)恒流充電。電阻R2和電阻R3均為分壓電阻，當(dāng)超級電容Cl電壓到達(dá)設(shè)定電壓后，三極管Ql導(dǎo)通，使電壓源進(jìn)入恒壓狀態(tài)，對超級電容Cl進(jìn)行恒壓充電。
[0039]儀表放大器用于檢測充電電流，向電壓源芯片輸入反饋電壓Vfb，動態(tài)調(diào)整電壓源芯片的輸出電壓Vout，三極管Ql用于控制恒壓充電。當(dāng)超級電容Cl的電壓到達(dá)設(shè)定閾值，三極管Ql導(dǎo)通，超級電容Cl電壓將固定不變。
[0040]于本實(shí)施例中，所述升壓控制電路132包括:對所述超級電容Cl的輸出電壓進(jìn)行升壓的升壓子電路和根據(jù)所述超級電容Cl的電壓控制所述升壓子電路的滯回子電路。所述滯回子電路在所述超級電容Cl處于所述滯回子電路設(shè)定的電壓閾值下工作。
[0041]對輸出電壓進(jìn)行升壓的升壓子電路的結(jié)構(gòu)已被本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。
[0042]具體地，于本實(shí)施例中，如圖5所示，滯回子電路由一個開漏輸出比較器CPl和電阻Rl，電阻R2以及電阻R3組成。當(dāng)開漏輸出比較器CPl的正端電壓大于負(fù)端電壓時，輸出高阻，當(dāng)開漏輸出比較器CPl的正端電壓小于負(fù)端電壓時，輸出對地短路。Vrefl和Vref2為2個參考電壓。當(dāng)超級電容Cl的電壓較低時，開漏輸出比較器CPI的正端電低于參考電壓Vrefl，開漏輸出比較器CPl輸出對地短路，所述升壓子電路不工作。
[0043]經(jīng)過一段時間充電，當(dāng)Vrefl〈Vcap*Rl/(Rl+R2)時，開漏輸出比較器CPl輸出變?yōu)楦咦钁B(tài)。此時，輸出電壓Vrun = (Vref 2-Vcap) * (RI +R2) / (R1+R2+R3) +Vcap，升壓子電路開始工作。掉電后，輸入電壓Vcap緩慢減小，直到(Vr ef 2-Vcap) *R2/ (R1+R2+R3) +Vcap〈 Vr ef I后，升壓子電路結(jié)束工作，外部器件斷電。通過調(diào)節(jié)不同的電阻Rl，電阻R2，電阻R3以及參考電壓Vrefl和參考電壓Vref2，可以使升壓子電路開始工作以及結(jié)束工作時的輸入電壓Vcap不同，實(shí)現(xiàn)滯回的效果。
[0044]所述升壓子電路的啟動電壓和關(guān)閉電壓由所述超級電容Cl的大小決定。進(jìn)一步地，所述升壓子電路在所述滯回子電路設(shè)定的電壓閾值以上時開始工作。此時超級電容Cl可向外部器件輸出電能，超級電容Cl的電壓慢慢下降，當(dāng)超級電容Cl的電壓小于所述滯回子電路設(shè)定的電壓閾值時，升壓子電路停止工作。此時超級電容Cl停止向外部器件輸出電能。于本實(shí)施例中，所述滯回子電路設(shè)定的電壓閾值為3V?7V。
[0045]本實(shí)施例中超級電容Cl的充電和供電過程如下:24V電源輸入后分成兩路，一路用于外部器件供電，另一路用于給超級電容Cl充電。超級電容Cl充電與一般電池一致，可先恒流充電再恒壓充電，但是其充電電流可以較大，充電時間短。
[0046]當(dāng)超級電容Cl電壓大于7V時，升壓子電路停止工作始工作，超級電容Cl可向外部器件輸出電能，當(dāng)超級電容Cl電壓低于3V時，升壓子電路停止工作，用于保證超級電容Cl不會由于過度放電而損壞。
[0047]由此可見，本實(shí)施例的掉電保護(hù)電路I利用超級電容Cl的儲能原理在外部器件(例如激光器)掉電時，繼續(xù)為外部器件供電，使得外部器件可以繼續(xù)工作一段時間。
[0048]于本實(shí)施例中，所述掉電檢測告警單元14分別與所述第一路輸入和所述儲能供電單元13相連，用于檢測所述外部器件是否掉電并在檢測到掉電時生成一告警信號同時將所述告警信號輸入給所述外部器件。
[0049]例如，所述掉電檢測告警單元14與激光器利用光耦進(jìn)行電氣隔離，當(dāng)外部電源掉電時，所述掉電檢測告警單元14提供一個告警信號，讓激光器能及時關(guān)閉，使得激光器可以繼續(xù)工作一段時間至正常關(guān)機(jī)，以防止激光器由于意外突然掉電時受到損壞
[0050]綜上所述，本發(fā)明利用超級電容的儲能原理在外部器件(例如激光器)掉電時，繼續(xù)為外部器件供電，使得外部器件可以繼續(xù)工作一段時間至正常關(guān)機(jī)，以防止外部器件由于意外突然掉電時受到損壞;本發(fā)明成體低，體積小，儲能充電時間短，支持大電流輸出；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，具有廣泛的適用性。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0051]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項】
1.一種掉電保護(hù)電路，其特征在于:所述掉電保護(hù)電路包括: 用于與輸入電源相連并將所述輸入電源的輸入分成第一路輸入和第二路輸入的輸入端； 與所述第一路輸入相連用于向外部器件輸出電壓的輸出端； 一端與所述第二路輸入相連，另一端與所述輸出端相連，用于對所述輸入電源經(jīng)所述第二路輸入的輸入進(jìn)行儲能并在所述外部器件掉電時經(jīng)所述輸出端為所述外部器件提供電能的儲能供電單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掉電保護(hù)電路，其特征在于:所述儲能供電單元包括超級電容。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的掉電保護(hù)電路，其特征在于:所述儲能供電單元還包括連接于所述輸入電源和所述超級電容之間控制所述超級電容儲能的恒流源。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的掉電保護(hù)電路，其特征在于:所述恒流源包括用于輸出恒定電流的電壓源，檢測充電電流并向所述電壓源反饋電壓的放大器以及控制所述恒流源向所述超級電容充電的開關(guān)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的掉電保護(hù)電路，其特征在于:所述開關(guān)為MOS管或三極管。6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的掉電保護(hù)電路，其特征在于:所述儲能供電單元還包括連接于所述輸出端和所述超級電容之間用于對所述超級電容的輸出電壓進(jìn)行升壓并控制所述超級電容供電的升壓控制電路。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的掉電保護(hù)電路，其特征在于:所述升壓控制電路包括:對所述超級電容的輸出電壓進(jìn)行升壓的升壓子電路和根據(jù)所述超級電容的電壓控制所述升壓子電路的滯回子電路。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掉電保護(hù)電路，其特征在于:所述掉電保護(hù)電路還包括:分別與所述第一路輸入和所述儲能供電單元相連用于檢測所述外部器件是否掉電并在檢測到掉電時生成一告警信號同時將所述告警信號輸入給所述外部器件的掉電檢測告警單元。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掉電保護(hù)電路，其特征在于:所述外部器件為激光器。
【文檔編號】H02J7/00GK105846541SQ201610345480
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】李彤欣, 張博, 胡雪原
【申請人】國神光電科技（上海）有限公司