一种掉电控制电路及控制方法
【专利摘要】本发明提供了一种掉电控制电路，包括掉电检测电路、系统电源电路及电源降压电路，其特征在于，该掉电控制电路还包括升压储能电路、第一电源开关和第二电源开关，其中，所述升压储能电路的一端与所述系统电源电路连接，另一端经过所述第一电源开关与所述电源降压电路连接；所述第二电源开关串接在所述电源降压电路和系统外设电路之间；在所述系统电源电路掉电时，所述第一电源开关闭合，由所述升压储能电路提供供电电源，并所述第二电源开关断开，切断所述系统外设电路的供电电源，用于获取保存时间。本发明还提供了对应的掉电控制方法。本发明提高了系统掉电保存的可靠性，具备成本低体积小的特点，非常适用于工业控制系统的应用。
【专利说明】一种掉电控制电路及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业控制【技术领域】，更具体地说，涉及一种掉电控制电路及控制方法。
【背景技术】
[0002]工控行业系统的基本需求之一为，系统运行过程中突然掉电，对过程数据能够进行保存，使得系统在掉电时能有时间进行安全处理并将系统运行的过程信息进行保存，以便于下次开机运行，仍可继续上次的状态。
[0003]目前市面上常见的掉电控制方式有如下:
[0004]1、系统外带储能部件如UPS，在系统掉电时，储能部件仍能维持系统运行一段时间，在这段时间内完成数据保存，如图1所示，但是该方式的缺点为:系统掉电后仍需正常的耗电，因此需要外配大的储能部件，大的储能部件不仅占用空间大，而且需要的成本高；
[0005]2、采用SRAM类型的芯片作为系统运行的数据内存，外加一个电池在系统掉电后给SRAM供电，系统掉电后SRAM中的数据持续保存，无需掉电时做处理，如图2所示，但是采用SRAM类型的芯片作为系统运行的数据内存，而SRAM的价格通常比较高，特别是需要保存的数据大时就需要大容量的SRAM，因此，导致系统的成本特别高；另外，外带的电池，用户需要定期检查更换，给系统维护带来不便。
[0006]3、采用flash等掉电非易失性的存储器，在掉电时，由MCU将运行的过程数据写进去，此时，需要有储能电路能够提供足够的能量供内部系统在数据保存完之前持续运行，如图3所示，当数据量大时，需要储能电容容量比较大才能满足需求，但是，带来的问题就是成本相应提高，且电路体积加大。
[0007]因此，现行市面上的控制系统掉电保存方案，普遍存在体积大，成本高，维护不方便等特点。
【发明内容】
[0008]本发明要解决的技术问题在于，针对现有的掉电控制系统的缺点，提供一种掉电控制电路及控制方法。
[0009]本发明解决上述问题的技术方案是提供了一种掉电控制电路，包括掉电检测电路、系统电源电路及用于为最小系统控制单元及系统外设电路供电的电源降压电路，其特征在于，该掉电控制电路还包括升压储能电路、第一电源开关和第二电源开关，其中，所述升压储能电路的一端与所述系统电源电路连接，另一端经由所述第一电源开关与所述电源降压电路连接；所述第二电源开关串接在所述电源降压电路和系统外设电路之间；所述第一电源开关在正常状态下保持断开、在所述掉电检测电路检测到所述系统电源电路掉电时闭合；所述第二电源开关在正常状态下保持闭合、在所述掉电检测电路检测到所述系统电源电路掉电时断开。
[0010]在上述掉电控制电路中，所述掉电控制电路还包括二极管，且该二极管的阳极连接所述系统电源电路、阴极连接所述电源降压电路。
[0011]在上述掉电控制电路中，所述第一电源开关和所述第二电源开关均由所述系统电路中的最小系统控制单元控制闭合和断开。
[0012]在上述掉电控制电路中，在所述掉电检测电路检测到掉电信号时，所述掉电检测电路将所述掉电信号反馈至所述最小系统控制单元。
[0013]在上述掉电控制电路中，所述最小系统控制单兀包括flash存储器，在所述最小系统控制单元接收到所述掉电信号时，所述最小系统控制单元将系统的过程数据保存至所述flash存储器。
[0014]本发明还提供了一种掉电控制方法，用于实现最小系统控制单元及系统外设电路掉电控制，所述最小系统控制单元及系统外设电路由连接到系统电源电路的电源降压电路供电；其特征在于，所述系统电源电路还经由串接的升压储能电路和第一电源开关连接到所述电源降压电路，所述电源降压电路经由第二电源开关连接到所述系统外设电路，且在正常状态下所述第一电源开关保持断开、第二电源开关保持闭合；该方法包括以下步骤:
[0015](a)检测所述系统电源电路是否掉电，并在检测到所述系统电源电路掉电时执行步骤(b)；
[0016](b)闭合第一电源开关，使所述升压储能电路为电源降压电路提供供电电源，同时断开第二电源开关，以切断所述系统外设电路的供电电源。
[0017]在上述掉电控制方法中，所述步骤(a)中:通过掉电检测电路检测所述系统电源电路是否掉电，所述掉电检测电路将掉电信号反馈给最小系统控制单元。
[0018]在上述掉电控制方法中，在所述步骤(b)中，所述第一电源开关的闭合和所述第二电源开关的断开由最小系统控制单元控制。
[0019]在上述掉电控制方法中，所述步骤(b)还包括:将系统的过程数据进行保存，并保存至所述最小系统控制单元的flash存储器中。
[0020]本发明设计了一种有效提高掉电保存时间的掉电控制电路及方法，运用开源节流的思路，通过升压储能的方式提高能量的储备能力，在掉电时通过电源开关切断外部不必要的能量损耗，为系统掉电保存争取了很多有效的时间，提高了系统掉电保存的可靠性，具备成本低体积小的特点，非常适用于工业控制系统的应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是现有技术中采用外部储能部件给整个系统供电的结构框图。
[0022]图2是现有技术中采用电池加SRAM存储方式的结构框图。
[0023]图3是现有技术中储能电路给内部系统供电的结构框图。
[0024]图4是本发明的掉电控制电路实施例的结构框图。
[0025]图5是本发明的掉电控制方法实施例的流程框图。
【具体实施方式】
[0026]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0027]如图4所示，本发明的掉电控制电路实施例的结构框图。在本实施例中，该掉电控制电路包括系统电源电路1、掉电检测电路2、电源降压电路3，其中，系统电源电路1，外接外部电源，用于将交流电转换成直流电；掉电检测电路2，其与系统电源电路I和系统电路中的最小系统控制单元连接，用于检测系统前端供电电源，在检测到前端供电电源掉电时，反馈掉电信号给系统电路中的最小系统控制单元，最小系统控制单元则对过程数据进行保存，掉电检测电路2包括迟滞回路(图中未示出)，用于在前端供电电源不稳定时保证掉电检测电路2不误输出反馈信号；电源降压电路3的输出端分别与系统电路中的最小系统控制单元和系统外设电路连接，用于将外部电压转换为合适内部系统工作的电压，例如，将DC24V转换成DC 5V，给系统电路中的最小系统控制单元和系统外设电路提供供电电源。此部分是现有技术，在此不再赘述。
[0028]在本实施例中，系统电路包括最小系统控制单元和系统外设电路,其中，最小系统控制单元包括MCU和flash存储器(图中未示出)，flash存储器用于在系统掉电时存储系统的过程数据。flash存储器还可以是其它非易失性的存储器。
[0029]在本实施例中，该掉电控制电路还包括升压储能电路4、二极管5、第一电源开关6及第二电源开关7，其中，升压储能电路4的一端与系统电源电路I连接，另一端经过第一电源开关6与电源降压电路3连接；二极管5的阳极与系统电源电路I连接，阴极与电源降压电路3连接；第一电源开关6的两端分别与升压储能电路4和电源降压电路3连接；第二电源开关7的两端分别与电源降压电路3和系统外设电路连接。
[0030]在本实施例中，第一电源开关6和第一电源开关7均是由系统电路中的最小系统控制单元控制其闭合或者断开，在正常状态时，第一电源开关6保持断开、第二电源开关7保持闭合，此时外部输入的电源经过系统电源电路I和电源降压电路3给系统电路中的最小系统控制单元和系统外设电路供电。
[0031]升压储能电路4用于将内部的电压进行提升，例如，将外部电源经过系统电源电路输入的DC 24V提升到30V，由于能量和电压平方成正比，即经过升压储能电路4后可以提高约1.56倍的能量，在系统电源电路I掉电时，升压储能电路4作为系统电路的供电电源，这样就为掉电处理争取了更多的时间。
[0032]下面结合图4详细介绍本发明的掉电控制电路的工作原理，如下:
[0033]掉电检测电路2检测系统电源电路I,将检测到的掉电信号反馈给系统电路中的最小系统控制单元，最小系统控制单元接收到掉电信号后，进入掉电保存状态，通过MCU迅速闭合第一电源开关6，使得掉电后的系统采用升压储能电路4作为系统电路的供电电源，并立即做系统处理，保证系统安全停机，同时，通过MCU断开第二电源开关，切断系统外设电路的供电电源，为核心电路，即最小系统控制单元，提供尽可能多的能量，可获得更多的保存过程数据的时间。
[0034]如图5所示，是本发明的掉电控制方法实施例的流程框图。该方法用于系统电路掉电时。该方法包括以下步骤:
[0035]S51、对系统电源电路进行检测，并在系统电源电路掉电时将掉电信号反馈给最小系统控制单元；
[0036]在此步骤中，可以通过掉电检测电路等电路来实现检测掉电信号，并将掉电信号反馈给系统电路的最小系统控制单元。
[0037]S52、根据掉电信号，控制电源开关电路的接通与关断；
[0038]在此步骤中，电源开关电路包括第一电源开关6和第二电源开关7，在最小系统控制单元检测到掉电信号后，进入掉电保存状态，通过MCU迅速闭合第一电源开关6，使得掉电后的系统采用升压储能电路4作为供电电源，同时，断开第二电源开关7，切断系统外设电路的供电电源，使得系统电路中的最小系统控制单元，提供尽可能多的能量，可获得更多的保存过程数据的时间。
[0039]S53、将系统的过程数据进行保存。
[0040]在此步骤中，通过最小系统控制单元的MCU将运行的过程数据写进去，并存储在flash储存器中。
[0041]本发明运用开源节流的思路，在掉电时开启电源开关，使得升压储能给系统电路供电，且通过升压储能的方式有效提高能量的储备能力，并且通过电源开关切断外设电路不必要的能量损耗，为系统进行数据保存争取了很多有效的时间，提高了系统掉电保存的可靠性，具备成本低体积小的特点，非常适用于工业控制系统的应用。
[0042]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种掉电控制电路，包括掉电检测电路、系统电源电路及用于为最小系统控制单元及系统外设电路供电的电源降压电路，其特征在于，该掉电控制电路还包括升压储能电路、第一电源开关和第二电源开关，其中，所述升压储能电路的一端与所述系统电源电路连接，另一端经由所述第一电源开关与所述电源降压电路连接；所述第二电源开关串接在所述电源降压电路和系统外设电路之间；所述第一电源开关在正常状态下保持断开、在所述掉电检测电路检测到所述系统电源电路掉电时闭合；所述第二电源开关在正常状态下保持闭合、在所述掉电检测电路检测到所述系统电源电路掉电时断开。
2.根据权利要求1所述的掉电控制电路，其特征在于，所述掉电控制电路还包括二极管，且该二极管的阳极连接所述系统电源电路、阴极连接所述电源降压电路。
3.根据权利要求1所述的掉电控制电路，其特征在于，所述第一电源开关和所述第二电源开关均由所述系统电路中的最小系统控制单元控制闭合和断开。
4.根据权利要求3所述的掉电控制电路，其特征在于，在所述掉电检测电路检测到掉电信号时，所述掉电检测电路将所述掉电信号反馈至所述最小系统控制单元。
5.根据权利要求4所述的掉电控制电路，其特征在于，所述最小系统控制单元包括flash存储器，在所述最小系统控制单元接收到所述掉电信号时，所述最小系统控制单元将系统的过程数据保存至所述flash存储器。
6.一种掉电控制方法，用于实现最小系统控制单元及系统外设电路掉电控制，所述最小系统控制单元及系统外设电路由连接到系统电源电路的电源降压电路供电；其特征在于，所述系统电源电路还经由串接的升压储能电路和第一电源开关连接到所述电源降压电路，所述电源降压电路经由第二电源开关连接到所述系统外设电路，且在正常状态下所述第一电源开关保持断开、第二电源开关保持闭合；该方法包括以下步骤: (a)检测所述系统电源电路是否掉电，并在检测到所述系统电源电路掉电时执行步骤(b)； (b)闭合第一电源开关，使所述升压储能电路为电源降压电路提供供电电源，同时断开第二电源开关，以切断所述系统外设电路的供电电源。
7.根据权利要求6所述的掉电控制方法，其特征在于，所述步骤(a)中，通过掉电检测电路检测所述系统电源电路是否掉电，所述掉电检测电路将掉电信号反馈给最小系统控制单元。
8.根据权利要求7所述的掉电控制方法，其特征在于，在所述步骤(b)中，所述第一电源开关的闭合和所述第二电源开关的断开由最小系统控制单元控制。
9.根据权利要求6所述的掉电控制方法，其特征在于，所述步骤(b)还包括:将系统的过程数据进行保存，并保存至所述最小系统控制单元的flash存储器中。
【文档编号】H02J9/04GK104377806SQ201410640333
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】郑臣艳 申请人:深圳市汇川控制技术有限公司