基于法拉电容与看门狗的备电检测电路及智能设备的制作方法

1.本实用新型涉及备电检测电路，尤其涉及基于法拉电容与看门狗的备电检测电路及智能设备。


背景技术：

2.一般来说，诸如门禁等设备，会采用两种供电方式：市电和备用电源，以保证市电断电后的设备的正常工作。也即：市电作为主供电电源，在其正常工作期间，备用电源不放电；当市电不可用时，通过启动备用电源为设备提供电源。目前，尤其针对一些小型化设备，一般采用纽扣电池或其他小型化的电池作为备用电源，一旦市电断电，则通过启用备用电源的放电为设备供电；但是在备用电源放电一段时间后，备用电源的电压会处于设备的工作电压和非工作电压之间，设备无法正常工作会导致设备进入快速反复重启的状态，导致设备不可控。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供基于法拉电容与看门狗的备电检测电路，其能够解决现有的设备在主供电断电后采用诸如纽扣电池的备用电源进行供电时容易导致设备反复重启的问题。
4.本实用新型的目的之二在于提供一种智能设备，其能够解决现有的设备在主供电断电后采用诸如纽扣电池的备用电源进行供电时容易导致设备反复重启的问题。
5.本实用新型的目的之一采用如下技术方案实现：
6.基于法拉电容与看门狗的备电检测电路，包括掉电信号检测电路、法拉电容充放电电路和控制放电电路；
7.其中，所述掉电信号检测电路的输入端接入设备主供电的电源，用于检测设备主供电是否可用；
8.所述法拉电容充放电电路的第一输入端与设备主供电电性连接，用于在设备主供电可用时充电；所述法拉电容充放电电路第二输入端与掉电信号检测电路的输出端电性连接、输出端通过控制放电电路与设备的电源输入端电性连接，用于在所述掉电信号检测电路检测到设备主供电不可用时放电并生成放电电压，进而通过控制放电电路将所述放电电压输送到设备的电源输入端；
9.所述控制放电电路，用于检测所述放电电压是否满足预设电压，以及当放电电压不满足预设电压时控制所述法拉电容充放电电路停止放电，设备断开电源。
10.进一步地，所述掉电信号检测电路还与设备的主控制器电性连接，用于当检测到设备主供电不可用时，向设备的主控制器发送信号以控制设备的主控制器启动数据备份。
11.进一步地，所述掉电信号检测电路包括看门狗芯片u28、跳针jp8、跳针jp9、电容c152、电容c153、电阻r242、电阻r243、电阻r244、电阻r245、电组r246和稳压二极管d102；其中，看门狗芯片u28端口1通过跳针jp8与看门狗芯片u28的端口8电性连接，端口1还通过跳
针jp9接地，端口2接入3.3v电源，端口3接地，端口4通过电阻r246接地，端口5通过电阻r242上拉3.3v电源；电容c135的一端接地、另一端接入3.3v电源；
12.稳压二极管d102的负极接地、正极与看门狗芯片u28的端口4电性连接；看门狗芯片u28的端口6通过电阻r244上拉3.3v电源，端口6还与设备的主控制器电性连接；
13.看门狗芯片u28的端口4通过电阻r245接入设备主供电的电源，端口5还与法拉电容充放电电路的第二输入端电性连接；看门狗芯片u28，用于对接入的设备主供电的电源的输入电压进行检测以判断设备主供电是否可用；
14.当检测到设备主供电不可用时，看门狗芯片u28的端口5向法拉电容充放电电路输入低电平，以控制法拉电容充放电电路放电。
15.进一步地，当看门狗芯片u28检测到设备主供电的输入电压低于第一预设值时，设备主供电不可用，看门狗芯片u28的端口5输出低电平；当看门狗芯片u28检测到设备主供电的输入电压高于第一预设值时，设备主供电可用，看门狗芯片u28的端口5输出高电平。
16.进一步地，看门狗芯片u28的型号为sp706s，第一预设值为4.58v。
17.进一步地，所述法拉电容充放电电路包括二极管d101、二极管d108、芯片u26、电阻r234、电阻r235、电阻r236、电阻r237、电阻r238、电阻r239、电阻r240、电阻r241、电阻r255、电容c147、电容c148、电容c149、电容c150、法拉电容cu1、法拉电容cu2、法拉电容cu3、三极管q9、mos管q8和放电芯片u27；
18.其中，芯片u26的端口3通过二极管d108接入设备主供电的电源，端口3还通过电容c147接地滤波，端口1接地，端口2通过电阻r234与电感l18电性连接；电阻r236的一端接入芯片u26的端口2与电阻r234之间、另一端接入电阻r234与电感l18之间；电容c148的一端接地、一端与芯片u26的端口2电性连接；法拉电容cu1、法拉电容cu2、法拉电容cu3的一端均接入电容r234与l18之间、另一端均接地；电容c149的一端接入电阻r234与电感l18之间、另一端接地；
19.放电芯片u27的端口3悬空，端口2通过电阻r255与控制放电电路的输入端电性连接，端口4接地，端口5通过电阻r235与电感l18电性连接；
20.mos管q8的栅极与放电芯片u27的端口5电性连接，源极与电感l18电性连接，漏极接地；电阻r237的一端与放电芯片u27的端口1电性连接、另一端与电感l18电性连接；二极管d101的一端与电感l18电性连接、另一端与放电芯片u27的端口u2电性连接；放电芯片u27的端口2还通过电容c150、电容c151接地滤波，端口1还通过电阻r238与三极管q9的集电极电性连接；三极管q9的集电极还通过电阻r239上拉3.3v电源，发射极接地，基极通过电阻r240与掉电信号检测电路的输出端电性连接；电阻r241的一端接地、另一端接入电阻r240与三极管q9的基极之间；
21.当设备主供电可用时，设备主供电的电源的输入电压经过二极管d108以及芯片u26为法拉电容cu1、法拉电容cu2、法拉电容cu3充电；同时，掉电信号检测电路的输出端输出高电平，三极管q9导通，放电芯片u27的端口1输入低电平，放电芯片u27不工作，法拉电容充放电电路不放电；
22.当设备主供电不可用时，掉电信号检测电路的输出端输出低电平，三极管q9截止，放电芯片u27的端口1输入高电平，此时，法拉电容cu1、法拉电容cu2、法拉电容cu3通过放电芯片u27生成放电电压并通过电阻r255输送到控制放电电路，进而输送到设备的电源输入
端。
23.进一步地，所述控制放电电路包括电容c130、电容c158、电容c159、mos管q11、电阻r253和监控芯片u35；其中，mos管q11的源极通过电阻r255与放电芯片u27的端口2电性连接、漏极与设备的电源输入端电性连接；电容c130的一端接地、另一端与mos管q11的漏极电性连接；电容c159的一端接地、另一端与mos管q11的漏极电性连接；当设备主供电不可用时，放电芯片u27的放电电压通过电阻r255、mos管q11输送到设备的电源输入端；
24.监控芯片u35的rst端与mos管q11的栅极电性连接，gnd端接地，vdd端与设备的电源输入端电性连接；电容c158的一端与监控芯片u35的vdd端电性连接、另一端接地滤波；电阻r253的一端与mos管q11的栅极电性连接、另一端下拉接地；
25.当设备主供电不可用时，监控芯片u35，用于检测设备的电源输入端的电压是否低于第二预设值；当设备的电源输入端的电压低于第二预设值时，监控芯片u35的rst端输出高电平，mos管q11截止，放电芯片u27停止放电，设备断开电源。
26.进一步地，监控芯片u35的型号为cat810l，第二预设值为4.63v。本实用新型的目的之二采用如下技术方案实现：
27.一种智能设备，所述智能设备包括电源模块和主控制器，电源模块与主控制器电性连接，用于为主控制器提供电源；所述智能设备还包括如本发明的目的之一采用的基于法拉电容与看门狗的备电检测电路；
28.其中，所述电源模块与主控制器电性连接，用于为主控制器提供电源；
29.掉电信号检测电路的输入端与电源模块电性连接、输出端与法拉电容充放电电路的第二输入端电性连接，用于检测电源模块是否可用，以及当检测到电源模块不可用时控制法拉电容充放电电路开始放电；
30.法拉电容充放电电路的第一输入端与电源模块电性连接，输出端通过控制放电电路与主控制器电性连接，用于在电源模块可用时进行充电，以及用于在电源模块不可用时放电形成放电电压并通过控制放电电路输送到主控制器。
31.相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
32.本实用新型通过在主供电可用时采用法拉电容储电，以便在主供电断电时通过法拉电容放电为设备提供电源，相对于现有采用纽扣电池或其他小型化的电池，其使用寿命更长、可长期使用，不需要频繁拆机更换电池；同时，本实用新型还通过对备用电源的监控，以实现在备用电源的输出不足于满足设备的正常工作电压时将设备断电，以避免设备进入反复重启的状态。
附图说明
33.图1为本实用新型提供的基于法拉电容与看门狗的备电检测电路模块图；
34.图2为图1中的掉电信号检测电路的电路示意图；
35.图3为图1中的法拉电容充放电电路的电路示意图；
36.图4为图1中的控制放电电路的电路示意图；
37.图5为本实用新型提供的一种智能设备的模块图。
具体实施方式
38.下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
39.本实用新型提供一种优选的实施例，如图1-4所示，基于法拉电容与看门狗的备电检测电路，包括：掉电信号检测电路、法拉电容充放电电路和控制放电电路。
40.其中，掉电信号检测电路的输入端接入设备主供电。具体地，一般来说，设备的主供电为市电或其他电源模块。掉电信号检测电路，用于对设备主供电的输入电压进行检测，以判断设备主供电是否可用。具体地，当掉电信号检测电路检测到设备主供电的输入电压小于第一预设值时，则认为设备主供电不可用。比如设备主供电的输入电压正常为5v，当设备主供电掉电或其他原因导致其不可用时，设备主供电的输入电压会小于正常值，此时则认为设备主供电不可用。
41.设备主供电还与设备的电源输入端电性连接。设备主供电正常工作时，由设备主供电为设备提供电源。
42.进一步地，掉电信号检测电路的输出端与法拉电容充放电电路的第二输入端电性连接，还用于在检测到设备主供电不可用时向法拉电容充放电电路发送掉电信号以控制法拉电容充放电电路进行放电。法拉电容充放电电路的输出端通过控制放电电路与设备的电源输入端电性连接，用于在设备主供电不可用时生成放电电压并通过控制充电电路输送到设备的电源输入端。
43.同时，法拉电容充放电电路，还用于在设备主供电可用时为自身充电，以作为备用电源，以便在设备主供电不可用时放电为设备提供电源。
44.本实用新型采用法拉电容作为备用电源，以实现在设备主供电不可用时为设备提供电源。具体地，掉电信号检测电路还与设备的主控制器电性连接，用于在检测到设备主供电不可用时，向设备的主控制器发送数据备份信号使得主控制器进行数据备份，实现在设备主供电掉电时，及时进行数据备份，避免数据丢失。
45.进一步地，控制放电电路，用于检测法拉电容充放电电路的放电电压是否满足预设电压，以及当放电电压不满足预设电压时控制法拉电容放电电路停止放电，也即，法拉电容充放电电路与设备的电源输入端断开，设备断电。这样，通过在备用电源的电量不足时，及时将设备断开电源，以避免放电电压低于设备的正常工作电压进入反复重启状态。
46.进一步地，如图2所示，掉电信号检测电路包括看门狗芯片u28、跳针jp8、跳针jp9、电容c152、电容c153、电阻r242、电阻r243、电阻r244、电阻r245、电组r246和稳压二极管d102。
47.其中，看门狗芯片u28端口1通过跳针jp8与看门狗芯片u28的端口8电性连接，用于实现使能看门狗功能。
48.看门狗芯片u28的端口1还通过跳针jp9接地，达到短接复位的功能。
49.看门狗芯片u28的端口2接入3.3v电源，端口3接地，端口4通过电阻r246接地，端口5通过电阻r242上拉3.3v电源。通过上拉3.3v电压，可保证信号的稳定性。
50.电容c135的一端接地、另一端接入3.3v电源。
51.稳压二极管d102的负极接地、正极与看门狗芯片u28的端口5电性连接。看门狗芯
片u28的端口6通过电阻r244上拉3.3v电源。
52.看门狗芯片u28的端口4通过电阻r245接入设备主供电的电源，端口5还与法拉电容充放电电路的第二输入端电性连接，用于对接入的设备主供电的电源的输入电压进行检测以判断设备主供电是否可用。同时，看门狗芯片u28的端口4还通过电阻r245、电阻r246和稳压二极管d102进行电压稳压检测。
53.当设备主供电可用时，看门狗芯片u28的端口5输出高电平。当设备主供电不可用时，看门狗芯片u28的端口5输出低电平。
54.进一步地，当看门狗芯片u28检测到设备主供电的电源的输入电压小于第一预设值时，认为设备主供电不可用，此时，看门狗芯片u28的端口5输出低电平，向法拉电容充放电电路的第二输入端输入低电平，以控制法拉电容充放电电路开始放电；同时，掉电信号检测电路形成喂狗周期1.6秒。
55.具体地，看门狗芯片的型号为sp706s，第一预设值为4.58v。
56.另外，掉电信号检测电路的端口6与设备的主控制器电性连接，用于在设备主供电不可用时，向设备的主控制器发送信号以使得主控制器启动数据备用，将数据及时备份，避免数据丢失。
57.进一步地，如图3所示，法拉电容充放电电路包括二极管d101、二极管d108、芯片u26、电阻r234、电阻r235、电阻r236、电阻r237、电阻r238、电阻r239、电阻r240、电阻r241、电阻r255、电容c147、电容c148、电容c149、电容c150、法拉电容cu1、法拉电容cu2、法拉电容cu3、三极管q9、mos管q8和放电芯片u27。
58.其中，芯片u26的端口3通过二极管d108接入设备主供电的电源，端口3还通过电容c147接地滤波，端口1接地，端口2通过电阻r234与电感l18电性连接。
59.电阻r236的一端接入芯片u26的端口2与电阻r234之间、另一端接入电阻r234与电感l18之间。
60.电容c148的一端接地、一端与芯片u26的端口2电性连接。
61.法拉电容cu1、法拉电容cu2、法拉电容cu3的一端均接入电容r234与l18之间、另一端均接地。
62.电容c149的一端接入电阻r234与电感l18之间、另一端接地。
63.放电芯片u27的端口3悬空，端口2通过电阻r255与控制放电电路的输入端电性连接，端口4接地，端口5通过电阻r235与电感l18电性连接。
64.mos管q8的栅极与放电芯片u27的端口5电性连接，源极与电感l18电性连接，漏极接地。
65.电阻r237的一端与放电芯片u27的端口1电性连接、另一端与电感l18电性连接。
66.二极管d101的一端与电感l18电性连接、另一端与放电芯片u27的端口u2电性连接。
67.放电芯片u27的端口2通过电容c150、电容c151接地，用于实现滤波。放电芯片u27的端口1通过电阻r238与三极管q9的集电极电性连接。
68.三极管q9的集电极通过电阻r239上拉3.3v电源，发射极接地，基极通过电阻r240与掉电信号检测电路的看门狗芯片u28的端口5电性连接。电阻r241的一端接地、另一端接入电阻r240与三极管q9的基极之间。
69.当设备主供电正常工作时，设备主供电的电源的输入电压经过掉电信号检测电路的电阻r245、电阻r246和稳压二极管d102后到达看门狗芯片u28，看门狗芯片u28的端口5输出高电平，三极管q9的基极为高电平，三极管q9导通，放电芯片u27的端口1输入低电平，放电芯片u27不工作；同时，设备主供电的电源的输入电压经过法拉电容充放电电路的二极管d108、芯片u26为三个法拉电容，也即法拉电容cu1、法拉电容cu2、法拉电容cu3充电。
70.当设备主供电不可用时，掉电信号检测电路的看门狗芯片u28的端口5输出低电平，此时，三极管q9的基极为低电平，三极管q9截止，放电芯片u27的端口1输入高电平，放电芯片u27开始工作，将储存于法拉电容cu1、法拉电容cu2、法拉电容cu3的电量转换成放电电压，并通过控制放电电路输送到设备的电源输入端，实现备用电源供电。也即，放电芯片u27的dc-dc可将电压转换为5v放电电压并通过控制放电电路输送到设备的电源输入端，实现备用电源供电。
71.更进一步地，如图4所示，控制放电电路包括电容c130、电容c159、mos管q11、电阻r253、电容c158和监控芯片u35。
72.其中，mos管q11的源极通过电阻r255与放电芯片u27的端口2电性连接，漏极与设备的电源输入端v-bat电性连接，用于接收放电芯片u27输出的放电电压并输送到设备的电源输入端。
73.另外，当设备主供电可用时，由于法拉电容充放电电路的放电芯片u27不工作，因此，设备的电源供给是由设备主供电来供给，此时与控制放电电路连击的设备的电源输入端不会输入电压。
74.电容c130的一端接地、另一端与mos管q11的漏极电性连接。电容c159的一端接地、另一端与mos管q11的漏极电性连接。当设备主供电不可用时，放电芯片u27的放电电压通过电阻r255、mos管q11输送到设备的电源输入端。同时，通过电容c130、电容c159对设备的输入电源启动滤波功能，使得设备的输入电源稳定。
75.监控芯片u35的rst端与mos管q11的栅极电性连接，gnd端接地，vdd端与设备的电源输入端v_bat电性连接。
76.当三个法拉电容的电量不足时，放电电压低于第二预设值，此时，监控芯片u35的rst端输出高电平，mos管q11的栅极为高电平，mos管q11截止，法拉电容充放电电路与电源输入端断开，放电芯片u27停止放电，设备断开电源。也即，当法拉电容的电量不足时，及时断开设备的电源，以避免设备进入反复重启状态。
77.电容c158的一端与监控芯片u35的vdd端电性连接、另一端接地滤波。
78.电阻r253的一端与mos管q11的栅极电性连接、另一端下拉接地。
79.更为具体地，本实施例中的监控芯片u35的型号为cat810l-4.63v，第二预设值为4.63v。另外，对于第一预设值与第二预设值的具体数据是根据设备主供电电源的电压与对应芯片的型号有关，具体可根据实际选择的设备型号进行设定，并不限定于本实施例给出的数据。
80.更为具体地，放电芯片u27的型号为bl8531ccb5tr。芯片u26的型号为xc6206。三极管q11的型号为irlml6402。更为优选地，本实施例中的各个芯片的型号可根据实际的需求选择设定，并不限于本实施例中给出的型号。
81.本实用新型通过采用法拉电容进行储电，相对于现如今常用的纽扣电池来说，其
使用寿命更长、可以长期使用，不需要频繁拆机更换元件。本实用新型还通过采用芯片来检测设备主供电电源的供电情况，一旦发现主供电电源工作不可用时，及时采用备用电源供电，同时启动数据备份功能避免数据丢失；同时在备用电源供电的过程中，实时监控备用电源的供电电压，当备用电源的供电电压无法满足设备正常工作时，及时将设备端电，避免设备反复重启。本实用新型采用芯片进行信号的捕捉和发送，工作性能稳定、能耗损耗更低。
82.同时，本实用新型可直接将该电路设于设备的pcb板上，不占用设备的安装空间，安装成本低，价格低廉。
83.基于本实用新型提供的基于法拉电容与看门狗的备电检测电路，本实用新型还提供一种智能设备，如图5所示，包括基于法拉电容与看门狗的备电检测电路、电源模块和主控制器。
84.其中，电源模块与主控制器电性连接，作为设备的主供电，用于为设备主控制器提供电源。
85.同时，电源模块还分别与掉电信号检测电路、法拉电容充放电电路电性连接。掉电信号检测电路还与法拉电容充放电电路电性连接，用于检测电源模块是否可用，以及当检测到电源模块不可用时控制法拉电容充放电电路开始放电。
86.法拉电容充放电电路的输出端通过控制放电电路与主控制器电性连接。当电源模块可用时，法拉电容充放电电路充电但不放电。
87.当电源模块不可用时，法拉电容充放电电路开始放电形成放电电压并通过控制放电电路输送给主控制器，以便在作为主供电的电源模块不可用时，及时向主控制器提供电源，保证设备的正常工作。
88.同时，控制放电电路，还用于当放电电压不满足预设电压时，控制法拉电容充放电电路放电，设备断开电源，保证在备用电源不能正常供电时及时断开设备电源，避免设备进入反复重启状态。
89.进一步地，掉电信号检测电路与主控制器电性连接，用于在电源模块不可用时，向主控制器发送信号以使得主控制器启动数据备份。
90.上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。