专利名称：一种无后备电池的掉电保护电路的制作方法
技术领域：
本发明属于电子技术领域，具体涉及一种无后备电池的掉电保护电路。
背景技术：
以微处理器为核心的实时数据采集、处理、控制设备，以及智能终端设备已经广泛应用于工业控制领域。这样对于数据安全性要求较高的控制系统，常常要求相关寄存器和存储器(内部和外部RAM)中的数据在电源掉电后绝不允许丢失，系统重新加电后要求能够完全恢复到掉电前的工作状态。传统的掉电保护电路大多采用后备电池，掉电后数据保护电路完全依赖于电池继续供电，直至相关寄存器和存储器的内容备份完毕，由于电池一直处于充电或放电状态，一般只能使用3-5年左右，所以3-5年后需更换电池，另外电池会发生漏液的情况，导致PCB板被腐蚀。目前在工业控制领域，直流24V和直流5V均采用开关电源供电，所以它内部的输出滤波电容往往容量较小，在输入电源掉电后，开关电源的输出电压会很快跌落。另外直流24V通常给继电器、电磁阀、直流电机等功率器件供电，由于这些器件的工作电流瞬间变化较大，导致直流24V电源的电压纹波也比较大，所以微处理器及其外围电路一般另用一路独立的5V电源单独供电；前已所述，由于5V开关电源的输出电容较小，5V滤波电容中存贮的能量无法提供微处理系统为保存重要数据所需要的数百毫秒延迟时间，为此需借助24V电源辅助为微处理器及其外围电路供电，从而延长掉电后的供电时间。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供一种无后备电池的掉电保护电路。本发明一种无后备电池的掉电保护电路包括DC/DC电路、三端稳压电路、电压采样电路及二极管隔离电路。所述的DC/DC电路包括DC/DC芯片Ul MC33063、第二肖特基二极管D2、第一电感L1、第一滤波电容Cl、第一匹配电容C2、第二滤波电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3 ；
第一电阻Rl —端、第一滤波电容Cl的正极与DC/DC芯片Ul MC33063的6管脚连接，第一滤波电容Cl的负极连接到GND，第一电阻Rl另一端与DC/DC芯片Ul MC33063的1、7、8管脚连接，DC/DC芯片Ul MC33063的3管脚与第一匹配电容C2的一端连接，第一匹配电容C2的另一端与DC/DC芯片Ul MC33063的4管脚、第二肖特基二极管D2的阳极、第二滤波电容C3的负极连接并接GND，DC/DC芯片Ul MC33063的2管脚与第二肖特基二极管D2的阴极、第一电感LI的一端连接，第一电感LI的另一端与第二滤波电容C3的正极、第二电阻R2的一端连接，DC/DC芯片Ul MC33063的5管脚与第二电阻R2的另一端、第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端与GND连接。所述的三端稳压电路包括三端稳压器U2 LM1117、第三滤波电容C4、第四滤波电容C5和第五滤波电容C6 ；
三端稳压器U2 LM1117的Vin端与第三滤波电容C4的正极连接，三端稳压器U2 LMl117的Vout端与第四滤波电容C5的正极、第五滤波电容C6的一端连接并作为3.3V电压输出端，第三滤波电容C4的负极与三端稳压器U2 LMl117的GND脚、第四滤波电容C5的负极、第五滤波电容C6的另一端、第三电阻R3的另一端连接并接GND。所述的电压采样电路包括第四电阻R4和第五电阻R5 ；
电源电压5V的正极与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端连接并接Udet，第五电阻R5的另一端接GND。所述的二极管隔离电路包括第一肖特基二极管D1、第三肖特基二极管D3、第四肖特基二极管D4 ；
第一肖特基二极管Dl的阳极与24V电源正极相连，第一肖特基二极管Dl的阴极与第一电阻Rl —端连接，第三肖特基二极管D3的阳极与第二滤波电容C3的正极、第二电阻R2的一端与第一电感LI的一端连接，第三肖特基二极管D3的阴极与第四肖特基二极管D4的阴极、三端稳压器Ul的Vin端与第三滤波电容C4的正极连接，第四肖特基二极管D4的阳极与5V电源正极相连。本发明的有益效果:本方案采用的保护电路，不需要额外的电池供电，解决了经常更换电池的麻烦，并且能在掉电后，提供额外的一段时间给微处理器系统供电，达到保存现场重要数据之目的，同传统电池方案相比，本发明掉电保护时间长、可靠性高。
图1是本发明的电路图。
具体实施例方式如图1所示，本发明一种无后备电池的掉电保护电路包括DC/DC电路、三端稳压电路、电压采样电路及二极管隔离电路。所述的DC/DC电路包括DC/DC芯片Ul MC33063、第二肖特基二极管D2、第一电感L1、第一滤波电容Cl、第一匹配电容C2、第二滤波电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3 ；
第一电阻Rl —端、第一滤波电容Cl的正极与DC/DC芯片Ul MC33063的6管脚连接，第一滤波电容Cl的负极连接到GND，第一电阻Rl另一端与DC/DC芯片Ul MC33063的1、7、8管脚连接，DC/DC芯片Ul MC33063的3管脚与第一匹配电容C2的一端连接，第一匹配电容C2的另一端与DC/DC芯片Ul MC33063的4管脚、第二肖特基二极管D2的阳极、第二滤波电容C3的负极连接并接GND，DC/DC芯片Ul MC33063的2管脚与第二肖特基二极管D2的阴极、第一电感LI的一端连接，第一电感LI的另一端与第二滤波电容C3的正极、第二电阻R2的一端连接，DC/DC芯片Ul MC33063的5管脚与第二电阻R2的另一端、第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端与GND连接。所述的三端稳压电路包括三端稳压器U2 LM1117、第三滤波电容C4、第四滤波电容C5和第五滤波电容C6 ；
三端稳压器U2 LM1117的Vin端与第三滤波电容C4的正极连接，三端稳压器U2 LMl117的Vout端与第四滤波电容C5的正极、第五滤波电容C6的一端连接并作为3.3V电压输出端，第三滤波电容C4的负极与三端稳压器U2 LMl117的GND脚、第四滤波电容C5的负极、第五滤波电容C6的另一端、第三电阻R3的另一端连接并接GND。所述的电压采样电路包括第四电阻R4和第五电阻R5 ；
电源电压5V的正极与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端连接并接Udet，第五电阻R5的另一端接GND。所述的二极管隔离电路包括第一肖特基二极管D1、第三肖特基二极管D3、第四肖特基二极管D4 ；
第一肖特基二极管Dl的阳极与24V电源正极相连，第一肖特基二极管Dl的阴极与第一电阻Rl —端连接，第三肖特基二极管D3的阳极与第二滤波电容C3的正极、第二电阻R2的一端与第一电感LI的一端连接，第三肖特基二极管D3的阴极与第四肖特基二极管D4的阴极、三端稳压器Ul的Vin端与第三滤波电容C4的正极连接，第四肖特基二极管D4的阳极与5V电源正极相连。本发明通过开关电源24V和5V给系统供电，系统刚上电时，两路电压同时输入。5V电压经过第四肖特基二极管D4和三端稳压器U2，产生3.3V电压，给微处理器供电；24V电压经过第一肖特基二极管Dl和DC/DC降压电路产生4.67V电压。其中，第一电阻Rl为DC/DC芯片Ul的电流采样电阻，起到过流保护；第二电容C2为频率电容，决定开关电源的频率；第二肖特基二极管D2、第一电感LI和第三滤波电容C3为BUCK电路的经典结构；第二电阻R2和第三电阻R3为输出电压采样比例电阻，输入到DC/DC芯片Ul的5管脚，控制DC/DC芯片Ul的2管脚输出波形的占空比。由于4.67V比5V电压低，所以系统正常工作时，第四肖特基二极管D4导通，第三肖特基二极管D3截止。当系统掉电时，外部供电电源24V和5V电压值迅速降低，由于加入了第一肖特基二极管Dl和第四肖特基二极管D4，所以第一电容Cl和第四电容C4中的能量不会返回倒流。当5V电压输入端电压值低于4.67V时，第四肖特基二极管D4截止，第三肖特基二极管D3导通，DC/DC电路继续给系统供电(持续时间200ms左右)。通过电阻分压网络输入到微处理器的中断管脚，即时产生中断，开始保护有关RAM和寄存器中的重要现场数据，保证再次上电以后重要数据能完全恢复，从而实现系统的稳定可靠运行。同传统电池方案相比，本发明掉电保护时间长、可靠性高。
权利要求
1.一种无后备电池的掉电保护电路，包括DC/DC电路、三端稳压电路、电压采样电路及二极管隔离电路； 其特征在于:所述的DC/DC电路包括DC/DC芯片Ul MC33063、第二肖特基二极管D2、第一电感L1、第一滤波电容Cl、第一匹配电容C2、第二滤波电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3 ； 第一电阻Rl —端、第一滤波电容Cl的正极与DC/DC芯片Ul MC33063的6管脚连接，第一滤波电容Cl的负极连接到GND，第一电阻Rl另一端与DC/DC芯片Ul MC33063的1、7、8管脚连接，DC/DC芯片Ul MC33063的3管脚与第一匹配电容C2的一端连接，第一匹配电容C2的另一端与DC/DC芯片Ul MC33063的4管脚、第二肖特基二极管D2的阳极、第二滤波电容C3的负极连接并接GND，DC/DC芯片Ul MC33063的2管脚与第二肖特基二极管D2的阴极、第一电感LI的一端连接，第一电感LI的另一端与第二滤波电容C3的正极、第二电阻R2的一端连接，DC/DC芯片Ul MC33063的5管脚与第二电阻R2的另一端、第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端与GND连接； 所述的三端稳压电路包括三端稳压器U2 LM1117、第三滤波电容C4、第四滤波电容C5和第五滤波电容C6; 三端稳压器U2 LM1117的Vin端与第三滤波电容C4的正极连接，三端稳压器U2 LMl117的Vout端与第四滤波电容C5的正极、第五滤波电容C6的一端连接并作为3.3V电压输出端，第三滤波电容C4的负极与三端稳压器U2 LMl117的GND脚、第四滤波电容C5的负极、第五滤波电容C6的另一端、第三电阻R3的另一端连接并接GND ； 所述的电压采样电路包括第四电阻R4和第五电阻R5 ； 电源电压5V的正极与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端连接并接Udet，第五电阻R5的另一端接GND ； 所述的二极管隔离电路包括第一肖特基二极管Dl、第三肖特基二极管D3、第四肖特基二极管D4 ； 第一肖特基二极管Dl的阳极与24V电源正极相连，第一肖特基二极管Dl的阴极与第一电阻Rl —端连接，第三肖特基二极管D3的阳极与第二滤波电容C3的正极、第二电阻R2的一端与第一电感LI的一端连接，第三肖特基二极管D3的阴极与第四肖特基二极管D4的阴极、三端稳压器Ul的Vin端与第三滤波电容C4的正极连接，第四肖特基二极管D4的阳极与5V电源正极相连。
全文摘要
本发明涉及一种无后备电池的掉电保护电路。传统的掉电保护电路大多采用后备电池，成本较高，寿命较短。本发明包括DC/DC电路、三端稳压电路、电压采样电路及二极管隔离电路。DC/DC电路包括DC/DC芯片、一个肖特基二极管、一个电感、两个滤波电容、一个电容以及三个电阻；三端稳压电路包括三端稳压器、三个滤波电容；电压采样电路包括两个电阻；二极管隔离电路包括三个肖特基二极管。本发明中的DC/DC电路仅在系统掉电瞬间给三端稳压电路供电，保护RAM和寄存器中的现场重要数据，保证再次上电后数据能正确恢复，从而实现系统的稳定可靠运行。同电池后备方案相比，本方案可靠性更高。
文档编号H02J9/00GK103166297SQ201310077598
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月11日 优先权日2013年3月11日
发明者高明煜, 楼佳祥, 马国进, 曾毓, 吴占雄, 何志伟, 李芸 申请人:杭州电子科技大学