一种掉电时间监测电路和方法与流程

本发明涉及一种掉电时间监测电路和方法，属于掉电时间监测的技术领域。

背景技术：

传统的时间监测电路需要一个时钟源和一个计数电路实现计时，原理图如附图1所示，但当监测电路本身掉电后，如果没有备用电源或大电容支持，时钟和计数都无法维持，所以无法对掉电时间进行有效监测。

针对上述存在的技术问题，本领域公开了多个专利文献：

中国专利文献cn106354119a公开的微机继电保护装置掉电时间记录方法、系统和装置，其是为了记录掉电时间，需要在未掉电时不断进行写入当前时间的操作，需要有存储器、时间信号和存储器写入控制电路并一直有功率消耗，而上电后还要需要从外部获得当前时间信号。

中国专利文献cn109144832a公开的一种电源掉电处理方法及装置也需要非易存储器并提供时间信号，在掉电时将当前时间写入非易存储器，且特别说明在掉电时需要储能及放电模块，为上述信息写入和存储设备供电。

中国专利文献cn109215559a公开的驱动控制电路、驱动控制方法和显示装置涉及一种驱动控制和显示电路，其目的是为避免电源掉电到0v以前重新上电(如果没有掉到0v，再上电显示会出现黑屏或死机等显示不良)。其中用到所谓掉电时间获取电路，原理是通过记录vin从特定电压v1下降到特定电压v2的时间间隔来推算vin降低所需要的时间，并用这个时间控制上电开关的导通。所以，文献中所指的掉电时间获取(预测/推算)，是指针对特定的外部供电电源电压掉电波形，被动预测(获取)此电源正常情况下掉电到0v所需要的时间，除此之外，该文献还需要外部时钟或时间信号的配合；在掉电时，它需要额外的计算电路进行计算。

综上所述，现有技术中，在没有备用电源，如电池或大电容支持的情况下，一般电路都无法实现对自身掉电时间或掉电期间发生的其他事件进行监测。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明公开一种掉电时间监测电路。

本发明还公开上述掉电时间监测电路的工作方法。

发明概述

本发明利用特定内部电容、特定的充电电压、特定的漏电，产生标准放电波形，配合电压比较电路实现对掉电时间长度的判断。本发明在上电状态下，将保持电容充电到一定电压，而在电路掉电后便开始依靠漏电电流对电容进行持续和缓慢的放电，所述保持电容上的电压将随时间的增加逐渐降低。如上可知，不同的电容电压对应着不同的掉电时间，即当电路再次上电时，通过检测保持电容上的电压，即可确定本次掉电持续时间的长度，例如具体时间数值或时间区间。

本发明的技术方案如下：

一种掉电时间监测电路，其特征在于，该电路包括：保持电容c0和充放电控制电路构成的核心电路、负责将电容电压转换为时间输出的模数转换(adc)或电压检测电路、以及负责后续处理的时间显示或执行电路。如图2所示。

根据本发明优选的，所述核心电路包括门电路构成的双稳态触发器，所述双稳态触发器的r端与第一或门i9的输出端相连，所述第一或门i9的一个输入端通过第一倒相放大器i7与por信号输入端相连，所述第一或门i9的另一个输入端与por信号输入端相连，所述双稳态触发器的s端与set信号输入端相连；

所述第一或门i9的一个输入端通过第二倒相放大器i14和第三或门i13与开关器件、所述保持电容co和模数转换或电压检测电路相连；

模数转换或电压检测电路与所述显示或执行电路相连。

根据本发明优选的，所述开关器件为mos开关。

根据本发明优选的，所述双稳态触发器为或非门rs触发器。

本发明所述掉电时间监测电路的工作方法，其特征在于，包括：当被监测电路掉电后再次上电时，监测当次掉电持续时间长度，给出掉电时间长度落在哪个区间并采取相应操作。

本发明的技术优势如下：

本发明在没有电源供电的情况下实现对掉电时间进行持续监测，提供了一种新的电源监控方法，对芯片下电-上电间隔是否超过一定范围进行监测，具有低功耗、低成本的优势。

本发明可应用于电源监测、安全保护、货物清点，以及其它需要在掉电后规定时间内保持信息的场合，如拒绝访问、允许访问等情形。因此应用本发明后可以节省备用电池或储能电容的开销，提高掉电监测系统的灵活性和可靠性，为开创新的安防、监控应用创造条件。

附图说明

图1是传统的计时电路的电路原理图；

图2是本发明的掉电时间监测电路的电路原理图；

图3是本发明实施例中掉电时间监测电路的电路原理图；

在图2、3中，其中clr为clr信号输入端；pcr为pcr信号输入端；set为set信号输入端；det_signal是det_signal信号输出端；i6是第一非门；i7是第一倒相放大器；i9是第一或门；i10和i11是或非门rs触发器中的两个非门；i12第二或门；i13是第三或门；i14是第二倒相放大器；sw1是mos开关；comp_0是比较器芯片；co是保持电容；r2是第二电阻；r3是第一电阻。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图做详细的说明，但不限于此。

实施例1、

如图2所示。

一种掉电时间监测电路，包括：保持电容c0和充放电控制电路构成的核心电路、负责将电容电压转换为时间输出的模数转换(adc)或电压检测电路、以及负责后续处理的时间显示或执行电路。如图2所示。

所述核心电路包括门电路构成的双稳态触发器，所述双稳态触发器的r端与第一或门i9的输出端相连，所述第一或门i9的一个输入端通过第一倒相放大器i7与por信号输入端相连，所述第一或门i9的另一个输入端与por信号输入端相连，所述双稳态触发器的s端与set信号输入端相连；

所述第一或门i9的一个输入端通过第二倒相放大器i14和第三或门i13与开关器件、所述保持电容co和模数转换或电压检测电路相连；

模数转换或电压检测电路与所述显示或执行电路相连。

所述开关器件为mos开关。

所述双稳态触发器为或非门rs触发器。

如图3所示，是本实施例的一个优选实例，所述双稳态触发器的r端与第一或门i9的输出端相连，所述第一或门i9的一个输入端a与第一非门i6的输出端y相连并分别通过第二倒相放大器i14和第三或门i13与所述保持电容c0和检测电路相连，所述第一非门i6的一个输入端a为clr信号输入端，第一非门i6的另一个输入端b和第一或门i9的另一个输入端b之间连接第一倒相放大器i7，同时第一或门i9的另一个输入端b为por信号输入端；所述双稳态触发器的s端与第二或门i12的输出端相连，所述第二或门i12的一个输入端a与set信号输入端相连，所述第二或门i12的另一个输入端b与det_signal信号输出端相连；

所述比较器芯片comp_0的正极输入端通过开关器件与核心电路相连，所述比较器芯片comp_0的输出端与det_signal信号输出端相连。

所述比较器芯片comp_0的正极输入端还通过保持电容c0接地，所述比较器芯片comp_0的负极输入端通过第一电阻r3与芯片工作电压vdd连接，还通过第二电阻r2接地。

实施例2、

如实施例1所述掉电时间监测电路的工作方法，包括：

当被监测电路掉电后再次上电时，监测当次掉电持续时间长度，给出掉电时间长度落在哪个区间并采取相应操作，确定掉电时间是否超过预设时间t0：如果超过t0，则标志信号det_signal信号将被清零。

在一个独立掉电监测周期中包括：首次上电、掉电和再次上电；设置基准电压vref0＝vdd-i0*t0/c0；其中clr输入端的clr信号用于对检测电路清零，por输入端的por信号为上电复位电路输出，正常上电状态为0；

在首次上电时：clr信号输入端clr＝0，通过在set信号输入端加一个正脉冲，打开mos开关sw1将保持电容c0充电到vdd，由于vdd>vref0，所以模拟转换或电压检测电路输出det_signal高电平；此高电平经过控制电路反馈到mos开关sw1的控制端，让mos开关sw1始终开启状态；

在掉电后：所述mos开关sw1被关闭，保持电容上的电荷通过mos开关sw1的第一电阻以及对第二电阻上的漏电来放电；

当再次上电时：将保持电容上电压和一个基准电压vref0进行比较，当vc<vref0，则判断掉电持续时间超过t0，所以模拟转换或电压检测电路输出编程det_signal信号将被清零。

如图3所示的具体电路，其功能为一个标志信号，当掉电时间不超过一定范围时，再次上电后该标志信号会自动恢复。描述如下：在上电情况下，通过set信号输入端对电容充电到vdd，由于预设基准电压vref<vdd，所以标志信号det_signal被置位。一旦电路发生掉电，保持电容电压会随时间下降。当电路再次上电时，电路会将保持电容上电压和预设基准电压vref相比较：如果掉电时间大于预设时间，那么电容上电压将低于vref，那么比较器芯片输出0,也即标志信号被清除；如果掉电时间未超过预设时间，那么电容上电压将高于vref，那么比较器芯片将输出高电平，同时通过反馈电路将保持电容充满，也即恢复了掉电前的状态。

在上述两个实施例中，可知：

传统的时间检测电路需要一个时钟源和一个计数电路进行计时，如附图1所示，当电路本身掉电后，如果没有备用电源或储能电容的支持，由于脉冲和计数都无法维持，所以无法对时间进行检测。

然而，本发明利用电容和器件的漏电特性，可在掉电后对掉电时间进行持续监测，在电路再次上电时，可以对这段掉电时间的长短做出判断。本发明在掉电后无需供电仍能持续计时的特性，不仅可以简化掉电监测系统的设计，节省备用电池和储能电容的开销，提高掉电检测系统灵活性和可靠性，而且可为开创新的监控和安防应用创造条件。

虽然本发明利用具体的实施例进行说明，但是对实施例的说明并不限制本发明的范围。本领域内的熟练技术人员通过参考本发明的说明，在不背离本发明的精神和范围的情况下，容易进行各种修改或者可以对实施例进行组合。