一种基于超级电容的嵌入式系统掉电保护装置的制作方法

1.本实用新型涉及电子设备技术领域，具体涉及一种基于超级电容的嵌入式系统掉电保护装置。


背景技术：

2.对于电脑上运行有数据库、系统服务、网页服务等各种服务端程序的我们称之为服务器，服务器的下电方式有硬件拔电源和系统执行power off后下电2种。众所周知，服务器直接进行下电操作都可能给操作系统、数据库、硬盘造成不同程度的损坏。
3.目前，针对服务器、计算机、工控机等各类嵌入式系统的实际工作的掉电场景下，通常采用电池、ups作为备用电源作为供电单元障碍或者停电时的后备电源，通常备电时间为半小时到数小时不等，无掉电联动执行。
4.在有些使用场景下无法花费高昂成本安装不间断电源（ups）及电池。如果以电池、ups作为备用电源，停电时间超过备电时间，服务器仍然面临下电风险，业务可能面临不可恢复的风险。尽管一些功能全面的ups具备停电联动软关机功能，但配置复杂，如果ups与服务器通讯出现异常，该功能都存在不稳定性。ups及电池的配置成本高，成本往往接近服务器本身的开销。


技术实现要素：

5.有鉴于此，有必要提供一种在市电停电时自动启动保护功能的结构简单的基于超级电容的嵌入式系统掉电保护装置。
6.一种基于超级电容的嵌入式系统掉电保护装置，用于在市电掉电时对系统主板进行保护，包括市电判断模块、超级电容掉电保护模块、软关机开关量输出模块和软关机指令输出模块，所述市电判断模块的输出端分别连接至所述超级电容掉电保护模块、所述软关机开关量输出模块和所述软关机指令输出模块，所述超级电容掉电保护模块包括依次连接的超级电容组和供电延时电路，所述超级电容掉电保护模块用于在市电掉电后的预定时长内为系统主板提供电源，实现所述软关机开关量输出模块和所述软关机指令输出模块对系统主板进行关机操作。
7.进一步地，所述超级电容组包括多个串联的超级电容器和超级电容组充电电路，所述超级电容组充电电路包括充电电源，所述超级电容组的正极连接至第一稳压二极管d1的阴极，第一稳压二极管d1的阳极连接至充电电源的正极，所述超级电容组的负极接地。
8.进一步地，所述市电判断模块包括中间继电器，所述中间继电器的第2引脚连接至市电输入端，所述中间继电器的第5引脚连接至所述超级电容组的正极，所述中间继电器的第3引脚连接至所述供电延时电路的第4引脚，当市电停电时，所述中间继电器的第2引脚和第3引脚断开，同时，所述中间继电器的第3引脚和第5引脚闭合。
9.进一步地，所述超级电容掉电保护模块还包括3p栅栏式接线端子和快速放电电路，所述供电延时电路的输入端通过所述中间继电器连接至所述超级电容组的正极，所述
供电延时电路的第1引脚连接至3p栅栏式接线端子，所述供电延时电路的第3引脚连接至所述快速放电电路。
10.进一步地，所述3p栅栏式接线端子的第1引脚连接至所述供电延时电路，所述3p栅栏式接线端子的第2引脚接地，所述3p栅栏式接线端子的第3引脚连接至充电电源的正极；所述3p栅栏式接线端子用于插接系统主板的供电电路。
11.进一步地，所述快速放电电路包括第一电阻r1，第一电阻r1的一端连接至所述供电延时电路，第一电阻r1的另一端连接地。
12.进一步地，所述供电延时电路的供电时长根据所述超级电容组的容量和系统主板的耗电量进行设置。
13.进一步地，所述软关机开关量输出模块的输入端连接至所述市电判断模块，所述软关机开关量的输出端连接至系统主板，所述软关机开关量输出模块用于当所述市电判断模块判定市电停电时向系统主板发送关机开关量，使系统主板进行关机操作。
14.进一步地，所述软关机指令输出模块的输入端连接至所述市电判断模块，所述软关机指令输出模块的输出端连接至系统主板，所述软关机指令输出模块用于当所述市电判断模块判定市电停电时向系统主板发送关机指令，使系统主板进行关机操作。
15.上述基于超级电容的嵌入式系统掉电保护装置中，所述市电判断模块在判定市电停电后，所述超级电容组在预定时长内为系统主板提供电源，使所述软关机开关量输出模块和所述软关机指令输出模块能够在预定时长内向系统主板发送关机开关量和关机指令，使服务器正常关机，避免操作系统、数据库或者硬盘造成损坏。基于超级电容的系统掉电保护装置解决方案可以应用于主机内部或者外部，在停电或者是主机异常下电状态时，由超级电容组提供在预定时长内的下电缓冲时间，并且触发软件关机后进行下电，大幅度降低计算机的掉电风险。本实用新型的产品结构简单，易于生产，成本低廉，便于推广。
附图说明
16.图1是本实用新型实施例基于超级电容的嵌入式系统掉电保护装置的结构框图。
17.图2是本实用新型实施例基于超级电容的嵌入式系统掉电保护装置的超级电容掉电保护模块的电路结构框图。
18.图3是本实用新型实施例基于超级电容的嵌入式系统掉电保护装置的超级电容组电路的电路结构示意图。
19.图4是本实用新型实施例基于超级电容的嵌入式系统掉电保护装置的供电延时电路的电路结构示意图。
具体实施方式
20.以下将结合具体实施例和附图对本实用新型进行详细说明。
21.请参阅图1、图2、图3和图4，示出本实用新型的实施例提供的一种基于超级电容的嵌入式系统掉电保护装置100，用于在市电掉电时对系统主板进行保护，包括市电判断模块、超级电容掉电保护模块、软关机开关量输出模块和软关机指令输出模块，所述市电判断模块的输出端分别连接至所述超级电容掉电保护模块、所述软关机开关量输出模块和所述软关机指令输出模块，所述超级电容掉电保护模块包括依次连接的超级电容组10和供电延
时电路20，所述超级电容掉电保护模块用于在市电掉电后的预定时长内为系统主板提供电源，实现所述软关机开关量输出模块和所述软关机指令输出模块对系统主板进行关机操作。
22.进一步地，所述超级电容组10包括多个串联的超级电容器和超级电容组10充电电路，所述超级电容组10充电电路包括充电电源，所述超级电容组10的正极连接至第一稳压二极管d1的阴极，第一稳压二极管d1的阳极连接至充电电源的正极，所述超级电容组10的负极接地。
23.具体地，充电电源可采用充电电池电源或者市电电源。
24.进一步地，所述市电判断模块包括中间继电器，所述中间继电器的第2引脚连接至市电输入端，所述中间继电器的第5引脚连接至所述超级电容组10的正极，所述中间继电器的第3引脚连接至所述供电延时电路20的第4引脚，当市电停电时，所述中间继电器的第2引脚和第3引脚断开，同时，所述中间继电器的第3引脚和第5引脚闭合。
25.进一步地，所述超级电容掉电保护模块还包括3p栅栏式接线端子和快速放电电路，所述供电延时电路20的输入端通过所述中间继电器连接至所述超级电容组10的正极，所述供电延时电路20的第1引脚连接至3p栅栏式接线端子，所述供电延时电路20的第3引脚连接至所述快速放电电路。
26.进一步地，所述3p栅栏式接线端子的第1引脚连接至所述供电延时电路20，所述3p栅栏式接线端子的第2引脚接地，所述3p栅栏式接线端子的第3引脚连接至充电电源的正极；所述3p栅栏式接线端子用于插接系统主板的供电电路。
27.具体地，市电停电后，所述超级电容组10的正极经过所述供电延时电路20和所述3p栅栏式接线端子连接至系统主板，为系统主板供电，所述超级电容组10的负极连接至所述3p栅栏式接线端子的第2引脚并同时接地。
28.预定时长经过后，所述供电延时电路20断开所述超级电容组10与系统主板之间的电连接。
29.进一步地，所述快速放电电路包括第一电阻r1，第一电阻r1的一端连接至所述供电延时电路20，第一电阻r1的另一端连接地。
30.具体地，市电停电并经过预定时长后，所述供电延时电路20将所述超级电容组10连接至所述快速放电电路，对所述超级电容组10进行放电，以防止所述超级电容组10的电压下降过程中引起的系统主板的反复关机和启动。
31.进一步地，所述供电延时电路20的供电时长根据所述超级电容组10的容量和系统主板的耗电量进行设置。
32.进一步地，所述软关机开关量输出模块的输入端连接至所述市电判断模块，所述软关机开关量的输出端连接至系统主板，所述软关机开关量输出模块用于当所述市电判断模块判定市电停电时向系统主板发送关机开关量，使系统主板进行关机操作。
33.进一步地，所述软关机指令输出模块的输入端连接至所述市电判断模块，所述软关机指令输出模块的输出端连接至系统主板，所述软关机指令输出模块用于当所述市电判断模块判定市电停电时向系统主板发送关机指令，使系统主板进行关机操作。
34.具体地，在本实施例中，市电正常供电时，所述中间继电器的第3引脚断开，所述供电延时电路20的第4引脚无输入信号。
35.当市电停电时，所述市电判断模块在判定市电停电，所述中间继电器的第2引脚断开，所述中间继电器的第3引脚和第5引脚闭合，所述超级电容组10的正极通过所述中间继电器的第3引脚和第5引脚连接至所述供电延时电路20的输入端，所述供电延时电路20的输出端通过所述3p栅栏式接线端子向系统主板供电。
36.同时，所述市电判断模块向所述软关机开关量输出模块和所述软关机指令输出模块发送掉电报警信号，所述软关机开关量输出模块和所述软关机指令输出模块能够向系统主板发送关机开关量和关机指令，使系统主板进行关机操作。
37.在预定时长内，所述供电延时电路20将所述超级电容组10的电压电源输送至系统主板；预定时长超过后，所述供电延时电路20将所述超级电容组10的电压电源连接至所述快速放电电路，消耗掉所述超级电容组10内的剩余电量，避免系统主板因输入的电源电压不稳定而重复启动和关机。
38.上述基于超级电容的嵌入式系统掉电保护装置100中，所述市电判断模块在判定市电停电后，所述超级电容组10在预定时长内为系统主板提供电源，使所述软关机开关量输出模块和所述软关机指令输出模块能够在预定时长内向系统主板发送关机开关量和关机指令，使服务器正常关机，避免操作系统、数据库或者硬盘造成损坏。基于超级电容的系统掉电保护装置解决方案可以应用于主机内部或者外部，在停电或者是主机异常下电状态时，由超级电容组10提供在预定时长内的下电缓冲时间，并且触发软件关机后进行下电，大幅度降低计算机的掉电风险。本实用新型的产品结构简单，易于生产，成本低廉，便于推广。
39.需要说明的是，本实用新型并不局限于上述实施方式，根据本实用新型的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本实用新型的创造精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围之内。