专利名称：税控设备掉电保护及超级电容充放电保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子与信息自动化技术中的税控设备技术领域。涉及一种应用于税控收款机的主板掉电保护和充放电设计方案。
背景技术：
税务是国家经济的命脉，因而税控产品的设计非常重要。在评价税控产品主板设计的诸多指标中，通常认为税控的安全性是第一位的。尤其税控设备在面临各种复杂的应用环境中，对设计的要求尤为重要。国家标准规定，税控设备必须在外界供电断电的情况下，实现对于税控数据的有效性和完整性的保护。
现有技术对备用电源有所涉及，并设有大容量的储能电容(又称法拉电容或超级电容)，但对这种超级电容的充放电电路的安全性未有充分的设计。即如何防护对于充电时产生的大电流，以及断电时及时切换。
发明内容
本实用新型目的是，为了解决税控设备必须在外界供电断电的情况下，实现对于税控数据的有效性和完整性的保护的问题，对于掉电保护的机制和作为备用电源的超级电容的充放电过程作了特殊处理，使得在实现长的掉电保护时间的同时，减小了超级电容充放电过程对于设备电源的影响。
本实用新型的技术解决方案是税控设备掉电保护及超级电容充放电保护装置，包括储能电容的充、放电电路，其特征是设第一有源开关管控制电路，第一开关管的输出端接储能电容，同时此输出端通过一电阻并联连接储能电容。同时设有电压比较电路，其输出端直接连接或通过一串联的放大电路连接有源开关管的输入端。
所述电压比较电路是差分放大电路，两输入端是电压采样端(受保护部分电源的电压)和工作基准电压端，并进行比较。
第一有源开关管的串联放大电路同时设有一并联的放大电路，此放大电路的输出端亦连接第一有源开关管的控制输入极，其集电极电源连接储能电容的电压输出端。
本发明的改进还包括另设有第二开关管控制电路，通过此开关管控制电路提供直流电源，即其输出连接掉电保护及超级电容充放电保护电路的电源端，其输入端为差分放大电路的输出端。
本实用新型利用受保护部分电源与外界电源的比较值作为掉电状态的判断依据，有源开关管控制电路采用MOS管IRF7416的开关特性和低电阻值的特性，来实现对储能电容的充、放电的开关控制。对于充电时产生的大电流，采取了用并联的限流电阻充电一定的时间后，利用MOS管IRF7416的开关特性和低电阻值的特性，来实现对储能电容的充电的开关控制。
本实用新型对于掉电保护的机制和作为备用电源的超级电容的充放电过程作了特殊处理，使得在实现长的掉电保护时间的同时，减小了超级电容充放电过程对于设备电源的影响。
本实用新型的有益效果是1、采用一定容量的电容，本实用新型就能实现10秒以上的掉电保护时间，保证了对于税控数据的有效性和完整性的保护2、本实用新型对于掉电保护的机制和作为备用电源的超级电容的充放电过程作了特殊处理，使得在实现的同时，减小了超级电容充放电过程对于设备电源的影响。
3、本实用新型采用低电阻、低差压的开关元件，使得充放电的电压降小于50mV，减少了能量损耗，延长了掉电保护时间。
图1是本实用新型电路原理图具体实现方式如电路图所增示断电保护电路的工作原理是通过储能电容的放电实现电路异常断电时对税控数据的保护利用受保护部分电源与外界电源的比较值作为掉电状态的判断依据。电路可以分为储能电容的充电、储能电容的稳压。
储能电容的充电原理由于储能电容，容量很大，如果不采取措施，充电时会产生很大的电流。会对供电电源产生一定的影响。在这里我们做了如下的处理1、利用MOS管IRF7416的开关特性和低电阻值的特性，来实现对储能电容的充、放电的开关控制。
2、对于充电时产生的大电流，采取了用限流电阻充电一定的时间后，利用MOS管IRF7416(第一和第二开关管)的开关特性和低电阻值的特性，来实现对储能电容的充电的开关控制，9013是放大器。
首先，储能的电容的充电过程如下VCC1为电源，通过第二开关管T2 7416转变为VCC，在上电之初，电容通过电阻充电。当电容的电压达到一定值时，第一开关管T1 7416导通，电容通过其充电。直到电容的电压为VCC为止。
电容放电的过程如下在断电时。通过运放393构成差分放大电路采样发出Powerdat信号，使有源开关管的输入端放大器9013截止，从而拉高第一开关管7416的控制端的电压，使其截止。使电容不能通过其充电电路放电。从而实现断电保护。
储能电容为二只串联电容，每个电容的放电电路是采用均压芯片TL43与电容并联，以保持两个电容的分压一致，从而提高电容的使用寿命。
权利要求1.税控设备掉电保护及超级电容充放电保护装置，包括储能电容的充、放电电路，其特征是设有第一有源开关管控制电路，开关管的输出端接储能电容，同时此输出端通过一电阻并联连接储能电容，另设有电压比较电路，其输出端直接连接或通过一串联放大电路连接第一有源开关管的输入端。
2.根据权利要求1所述的税控设备掉电保护及超级电容充放电保护装置，其特征是所述电压比较电路是差分放大电路，两输入端是电压采样端和工作基准电压端。
3.根据权利要求1所述的税控设备掉电保护及超级电容充放电保护装置，其特征是第一有源开关管的串联放大电路同时设有一并联的放大电路，此放大电路的输出端亦连接有源开关管的控制输入极，其集电极电源连接储能电容的电压输出端。
4.根据权利要求1所述的税控设备掉电保护及超级电容充放电保护装置，其特征是设有第二开关管控制电路，差分放大电路的输出端或通过一放大电路的输入端连接第二开关管控制电路输入端，此开关管控制电路输出工作直流电源，即输出端连接掉电保护及超级电容充放电保护电路的电源端。
5.根据权利要求1所述的税控设备掉电保护及超级电容充放电保护装置，其特征是储能电容为二只串联电容，每个电容的放电电路是采用均压芯片TL43与储能电容并联。
专利摘要税控设备掉电保护及超级电容充放电保护装置，包括储能电容的充、放电电路，设有第一有源开关管控制电路，开关管的输出端接储能电容，同时此输出端通过一电阻并联连接储能电容，另设有电压比较电路，其输出端直接连接或通过一串联放大电路连接第一有源开关管的输入端。本实用新型对于掉电保护的机制和作为备用电源的超级电容的充放电过程作了特殊处理，使得在实现的同时，减小了超级电容充放电过程对于设备电源的影响。本实用新型采用低电阻、低差压的开关元件，使得充放电的电压降小于50mV，减少了能量损耗，延长了掉电保护时间。
文档编号H02J9/06GK2917066SQ20062007094
公开日2007年6月27日 申请日期2006年4月4日 优先权日2006年4月4日
发明者王平, 朱海伟, 徐维磊 申请人:南京熊猫电子股份有限公司, 南京熊猫机电仪技术有限公司