一种电源管理系统和税控收款机的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种电源管理系统和税控收款机。

背景技术：

随着税务信息化的发展，税控收款机已经成为了中小纳税人的重要选择。税控收款机是指具有税控功能的电子收款机，其符合税控收款机标准(GB18240)第一部分，它能够保证经营数据的正确生成、可靠存储和安全传递，能够满足税务机关管理和数据核查等要求，因此，税控收款机的稳定性越来越受到人们的重视。

目前，大部分的税控收款机的电源管理系统中设置有超级电容，在收款机正常工作的情况下，若发生突然断电的情况，超级电容立刻放电以使收款机继续工作一段时间，以保证打出完整票据防止数据丢失。然而，实际应用过程中，由于超级电容的故障率较高，例如爆炸以及无法正常充放电等，常导致税控收款机的可靠性和安全性较低。并且，由超级电容组成的电源管理系统，当电源掉电后，开关处于打开状态，所以要进行一次关闭开关的动作，以防止下次上电不可控，但目前主要以通断船型开关这种机械式开关来实现，效率较低

综上可知，现有技术中的税控收款机中电源管理系统的电源管理能力较差。

技术实现要素：

本实用新型实施例中提供一种电源管理系统和税控收款机，用于解决现有技术中税控收款机中电源管理系统的电源管理能力较差的技术问题。

一方面，本实用新型实施例提供一种电源管理系统，包括：

电源适配器，用于为所述税控收款机的至少一个工作部件提供工作电源；

控制模块，位于所述电源适配器与所述至少一个工作部件之间，包括充电控制器、与所述充电控制器连接的第一场效应晶体管MOSFET，及与所述第一MOSFET连接的第二MOSFET；

其中，所述充电控制器连接有电池装置，所述电池装置包括至少一个锂电池，所述第二MOSFET用于控制所述第一MOSFET与所述至少一个工作部件之间的连通或断开，所述第二MOSFET连接有开关电路，所述开关电路包括触发器；

当所述触发器的时钟引脚接收一脉冲信号时，所述触发器的输出端的电平发生翻转，并将翻转后的电平发送至所述第二MOSFET，控制所述第二MOSFET的开通/断开。

可选的，当检测确定所述充电控制模块未与所述电源适配器连接时，控制所述充电控制器控制所述至少一个锂电池放电，以对所述至少一个工作部件供电。

可选的，所述至少一个锂电池的输出电压为8.4V。

可选的，当确定所述充电控制模块与所述电源适配器连接时，通过所述充电控制器对所述至少一个锂电池进行充电。

可选的，所述电源适配器的供电电压为9V。

可选的，所述触发器为双D型触发器。

可选的，所述控制模块还包括：功率路径选择器闸极驱动器，用于为所述控制模块中的PWM控制器提供输入电流、充电电流和电压调节。

可选的，所述开关电路还包括按键开关，所述按键开关用于基于用户进行的按键操作向触发器的时钟引脚发送所述脉冲信号。

可选的，所述双D触发器中时钟上升沿触发时，加在D输入端的逻辑电平传送到Q输出端。

另一方面，本实用新型中提供一种税控收款机包括：

至少一个工作部件，用于记录至少一个业务数据；

及上述管理系统。

本实用新型实施例中，电源管理系统包括电源适配器，用于为税控收款机的至少一个工作部件提供工作电源，以及位于电源适配器与至少一个工作部件之间的控制模块，该控制模块包括充电控制器、与充电控制器连接的第一场效应晶体管MOSFET，及与第一MOSFET接的第二MOSFET，充电控制器连接有包括至少一个锂电池的电池装置，从而通过控制模块可以控制至少一个锂电池为收款机进行供电，提高供电的稳定性；同时，由于第二MOSFET连接有包括触发器的开关电路，当触发器的时钟引脚接收一脉冲信号时，触发器的输出端的电平发生翻转，并将翻转后的电平发送至第二MOSFET，控制第二MOSFET的开通/断开，从而实现对收款机的电源开关进行控制，并且在掉电或者软件关机的情况下不用去考虑电源开关的状态，较为便捷。

附图说明

图1为本实用新型实施例中电源管理器的示意图；

图2A-图2B为本实用新型实施例中双D触发器的开关电路的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例中，税控收款机可以是指在计算机等电子设备的配合下实现税控功能的电子装置，能保证经营数据的正确生成、可靠存储和安全传输，能满足税务机关的管理和数据核查等要求。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图对本实用新型优选的实施方式进行详细说明。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种电源管理系统，该系统可以应用于税控收款机中，该系统可以包括电源适配器、控制模块和至少一个工作部件(及进行系统供电)，其中，电源适配器可以用于为至少一个工作部件提供工作电源，控制模块设置于电源适配器与至少一个工作部件之间，控制模块可以包括充电控制器、与充电控制器连接的第一金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)，及与第一MOSFET连接的第二MOSFET，其中，充电控制器中可以设置有控制芯片，例如BQ24170，其中的软件关机可以是指用户通过软件方式例如遥控器发送控制指令等方式来控制双D触发器触发第二MOSFET的断开/接通。

在实际应用中，税控收款机重包括多个工作部件，电源适配器又叫外置电源，是小型便携式电子设备及电子电器的供电电压变换设备，常见于手机、液晶显示器和笔记本电脑等小型电子产品上，一般由外壳、变压器、电感、电容、控制IC、PCB板等元器件组成，它的工作原理由交流输入转换为直流输出，以对税控收款机中的至少一个工作部件进行供电。

电源适配器可以与控制模块中的第一MOSFET连接，控制模块还可以连接有电池装置，该电池装置可以是至少一个锂电池，至少一个锂电池可以是以电池组的形式存在的，以提高储电量。在实际应用中，通过第一MOSFET通过第可以检测税控收款机是否连接有电源适配器，若连接有电源适配器，第一MOSFET处于导通状态，通过电源适配器直接为至少一个工作部件进行供电，电源适配器输出的供电电压通常为9V，同时还可以为至少一个锂电池进行充电；或者，若确定控税收款机未与电源适配器连接，则控制模块可控制充电控制器控制至少一个锂电池放电，以对收款机的整个系统进行供电。

本实用新型实施例中，控制模块应用的核心CPU可以是TI的BQ24170，其是是一款高度集成的独立锂离子或锂聚合物开关模式电池充电控制器，其具有两个集成式N通道功率MOSFET和功率路径选择器闸极驱动器，该器件提供了一个恒频同步PWM控制器以及高度准确的输入电流、充电电流和电压调节，同时，其还可以严密监视电池组温度，以仅允许在预先设定的温度范围内进行充电。另外，该器件还具有电池检测、预查验、充电终止和充电状态监视功能。

本实用新型实施例中，充电模块连接的至少一个锂电池的输出电压可以为8.4V，此外锂电池可以具有一定的存电量，例如，按照相应指标定的，若要求税控收款机掉电后可正常工作两个小时，则锂电池相应的电量可以是3000mAh，若要求其能够正常工作4小时，相应的电量可以是6000mAh，等等，本实用信息实施例对此不作具体限制。通过使用锂电池替代超级电容，从而增加了可靠性和安全性，并且锂电池由于储能多，可以使得收款机在没有外部电源的情况下工作很长时间，满足用户的多种需求。

因此，通过控制模块对税控收款机是否连接电源适配器的检测，从而可以在税控收款机掉电时，通过锂电池对系统进行供电。锂电池作为一种成熟的储能元件，具有体积小、容量大、电压稳定、可以循环使用、安全性强等特点。因此，用锂电池取代超级电容，使税控收款机在外部断电的情况下可以有持续稳定的电压供给，不仅可以避免了掉电时的数据丢失，而且使得税控收款机具有了在断电情况下可以继续使用一段时间的能力，更加的可靠与方便，提高系统的安全性。

本实用新型实施例中，电源管理系统中控制模块所包含的第二MOSFET可以用于控制控制模块与至少一个工作部件之间的电路的连通或断开，第二MOSFET连接有开关电路，该开关电路包括触发器。

具体来说，第二MOSFET连接的开关电路中的触发器可以为双D型触发器。

本实用新型实施例中，电源管理系统使用的双D型触发器是CD4013BCSJ，由两个相同的、相互独立的数据型触发器构成，CD4013BCSJ是双D型触发器集成电路，其内部有两个D功能触发器，每个触发器有独立的数据、置位、复位、时钟输入和Q输出。此器件可用作移位寄存器，且通过将Q输出连接到数据输入，可用作计数器和触发器。在时钟上升沿触发时，加在D输入端的逻辑电平传送到Q输出端，置位和复位与时钟无关，而分别由置位或复位线上的高电平完成。

例如，开关过程就是当按键按下弹起时，会给D触发器的clk引脚一个脉冲信号，以使得双D触发器最终的输出端实现一次高低电平的翻转，这个高低电平的翻转会使得连接电路的MOSFET实现一次打开和关断的切换，从而实现电源对系统供电的打开和关断操作，即当用户按下一次弹起式开关时会实现一次开机操作，再按一下实现关机操作。

具体来说，双其内部组成方框和各引脚功能结构如图2A所示，图中，Q1是触发器1的输出端，Q\1是触发器1的反相输出端，CP1是触发器1的触发脉冲的输入端，上升沿触发有效，R1、S1分别是触发器1的数据输入端，触发器2各引脚功能符号的意义与此相同。

通过CD4013BCSJ可以形成点动式开关电路，其相应的电路图如图2B所示，其工作原理为：按一下开关S，触发器输出高电平，相当于开关接通，在按一下开关S，触发器输出低电平，相当于开关断开，点一下故为点动。电路中C1、R1和开关S构成触发电路，作用是产生上升沿触发脉冲。其原理是R2将CP端下拉成低电平，当按一下触发开关S时，由于C1的充电，使CP端瞬时为高电平产生上升沿触发脉冲。开关S断开后，C1经R1放电，为下一次触发做准备；C2、R3组成上电清0(也称复位)电路，用于在刚接通电源时保证触发器输出低电平。

需要说明的是，图2B中相应工作部件，如电容(如C1、C2)、电阻(如R1～R4)等，其数值仅是举例说明，在实际应用中，设计人员可以依据实际情况进行设置，本实用新型实施例对此不作具体限制。

在实际应用中，在接通电源瞬间，由于C2的充电，使异步置0端R瞬时为高电平，于是输出端Q输出低电平。当C2充满后，R3也将异步置0端下拉成低电平，不影响电路正常触发，R4是触发器输出限流电阻，R5是发光二极管的限流电阻，三极管起电流放大和反相作用，发光二极管起指示作用，点亮时表示触发器输出高电平，不亮时表示触发器输出低电平，以此来表示开关。

本实用新型实施例中，电源管理系统中双D触发器的工作过程是：接通电源瞬间在C2、R3组成的复位电路作用下，使输出端Q(1脚)输出低电平，导致三极管T截止，发光二极管不亮，相当于开关处于断开状态。当按一下触发开关S时，由R1、R2和开关S构成触发电路便产生上升沿触发脉冲，送入触发器输入端CP(3脚)，触发后电路状态改变，输出Q端(1脚)输出高电平，使三极管T导通，发光二极管点亮，相当于开关处于接通状态。

该开关电路中还可以包括一按键开关，按键开关用于基于用户进行的按键操作向触发器的时钟引脚发送所述脉冲信号。该按键开关可以是图2中的开关。因此，可以认为该开关电路为通过双D触发器搭建的弹起式开关电路，实现了每次按下弹起式开关电源实现一次开机或者关机动作，选择此模块以代替原先单纯通断船型开关，一方面实现了软件关机功能，另一方面可以在电源掉电或者软件关机时，开关状态不会影响到下次开关动作。

在实际应用中，由9V电源适配器输入经过BQ24170，然后供给由双D触发器组成的开关电路，BQ24170会检测是否有适配器插入，如果没有适配器则自动转到锂电池对系统供电，如果有适配器插入则由适配器对系统供电，并且对锂电池充电。后端弹起式电源开关每触发一次就会实现一次电源通断状态的改变，而不会受到开关状态的影响，并且可以通过软件控制电源的关闭。本套系统由于处在电源系统的最前端，所以只需要适配器的9V或者锂电池的8.4V对芯片供电即可。

因此，利用本实用新型实施例提供电源管理模块的税控收款机，由于锂电池相比较于原有的超级电容具有很高的可靠性，有助于提高系统的可靠性，同时由于在掉电或者软关机的情况下不用去考虑电源开关的状态，下次使用直接开机即可，故可以使用户在没有外界电源的情况下去工作，客户体验高。

本实用新型实施例中，采用锂电池充放电模块与适配器共同实现电源输入接口，通过双D触发器实现弹起式开关电路，以形成一套完整的电源管理系统代替了原有的由适配器加超级电容形成的电源系统，避免了超级电容易损坏的问题，并且系统掉电后不用再关机操作，而且使收款机具有了可以在不接电源的情况下工作一段时间的能力。

此外，本实用新型实施例还公开一种税控收款机，其包括前述的电源控制系统以及至少一个工作部件，其工作部件可以记录相应业务的数据，例如收款及税费等等，其结构请参见图1，此处不再赘述。

其电源管理系统中集成了锂电池充电模块与由双D触发器形成的弹起式开关电路，使得在接入适配器的情况下由适配器供电，并且可以对锂电池充电，拔下适配器时自动切换到锂电池供电，使得收款机在突然断电的情况下得以不丢失正在开具的票据信息，而且可以在断电情况下进行常规开票工作约4个小时，从而取代了由超级电容组成的掉电保护方法，这种方式更稳定，并且使得款机工作方式更加灵活方便，具有极强的实用性。

前述图1-图2B实施例中的电源管理系统的结构和实例同样适用于本实施例的税控收款机，通过前述对电源管理系统的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中税控收款机的实施方法，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。

本领域内的技术人员应明白，本实用新型的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本实用新型可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本实用新型可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本实用新型是参照根据本实用新型实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。