通断型开关的续电保持电路的制作方法

1.本实用新型涉及一种通断型开关的续电保持电路。


背景技术：

2.通断型开关的特点是开关关断，设备立即掉电并停止运行。可能造成的危害是设备关机前工作状态、soc、报警、关机时间、动作及原因等信息没有及时保存，甚至可能导致在运行软件损坏。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种通断型开关的续电保持电路。
4.为解决上述问题，本实用新型提供一种通断型开关的续电保持电路，包括：
5.光继电器u1分别与单片机处理器u4、自锁开关j1、降压稳压器u3、pmos管q1、第十五电阻r15和第五电阻r5连接；
6.pmos管q1分别与dc-dc降压芯片u2、第十五电阻r15和第一电阻r1连接；
7.dc-dc降压芯片u2分别与电感l1、第十电阻r10和第十二电阻r12连接；
8.电感l1分别与第十电阻r10、第二电容c2连接和单片机处理器u4连接；
9.进一步的，在上述通断型开关的续电保持电路中，还包括：
10.单片机处理器u4分别与第十三电阻r13和运放比较器u6连接。
11.第十三电阻r13分别与第十一电阻r11和第五nmos管q5连接；
12.第五nmos管q5分别与第七电阻r7、第四电阻r4、第六电阻r6和npn型三极管q4连接；
13.第七电阻r7与二极管d1连接。
14.进一步的，在上述通断型开关的续电保持电路中，还包括：
15.二极管d1分别与第九电阻r9和光耦u5连接；
16.光耦u5分别与降压稳压器u3、第二电阻r2、pnp型三极管q2、第一电容c1、第八电阻r8、运放比较器u6、第十四电阻r14和第五电阻r5连接；
17.第三电阻r3分别与第二电阻r2和pnp型三极管q2连接；
18.pnp型三极管q2分别与第四电阻r4和第三nmos管q3连接；
19.第三nmos管q3与第一电阻r1连接。
20.进一步的，在上述通断型开关的续电保持电路中，所述光继电器u1的第一端u1_pin1连接连接单片机处理器u4的第四端u4_pin3；
21.所述光继电器u1的第二端u1_pin2连接地gnd；
22.所述光继电器u1的第三端u1_pin3分别连接电池的正极bat+12v、自锁开关j1的第一端j_pin1和降压稳压器u3的第八端u3_pin8；
23.所述光继电器u1的第四端u1_pin4分别连接pmos管q1的第一端q1_pins、自锁开关j1的第二端j_pin2、第十五电阻r15的第二端r15_pin2和第五电阻r5的第二端r5_pin2。
24.进一步的，在上述通断型开关的续电保持电路中，所述pmos管q1的第一端q1_pind分别连接dc-dc降压芯片u2的第一端u2_pin2与第二端u2_pin3；
25.所述pmos管q1的第二端q1_ping与第一电阻r1的第二端r1_pin2连接。
26.进一步的，在上述通断型开关的续电保持电路中，所述dc-dc降压芯片u2的第四端u2_pin4和第一端u2_pin1分别连接的地gnd；
27.所述dc-dc降压芯片u2的第八端u2_pin8连接电感l1的第一端l1_pin1；
28.所述dc-dc降压芯片u2的第五端u2_pin5分别连接第十电阻r10的第一端r10_pin1和第十二电阻r12的第二端r12_pin2。
29.进一步的，在上述通断型开关的续电保持电路中，所述电感l1的第二端l1_pin2分别连接第十电阻r10的第二端r10_pin2、第二电容c2的第一端c2_pin1和单片机处理器u4的第一端u4_pin1；
30.所述第十二电阻r12的第一端r12_pin1连接地gnd；
31.所述第二电容c2的第二端c2_pin2连接地gnd；
32.所述单片机处理器u4的第二端u4_pin2连接地gnd；
33.所述单片机处理器u4的第四端u4_pin4连接第十三电阻r13的第二端r13_pin2；
34.所述单片机处理器u4的第五端u4_pin5连接的运放比较器u6的第四端u6_pin4。
35.进一步的，在上述通断型开关的续电保持电路中，所述第十三电阻r13的第一端r13_pin1分别连接第十一电阻r11的第一端r11_pin1和nmos管q5的第一端q5_pin1；
36.所述第十一电阻r11的第二端r11_pin2连接地gnd；
37.所述第五nmos管q5的第二端q5_pin2连接地gnd；
38.所述第五nmos管q5的第三端q5_pin3分别连接第七电阻r7的第二端r7_pin2、第四电阻r4的第一端r4_pin1、第六电阻r6的第六端r6_pin2和npn型三极管q4的第一端q4_pin1。
39.进一步的，在上述通断型开关的续电保持电路中，所述第六电阻r6的第一端r6_pin1连接的地gnd；
40.所述第七电阻r7的第一端r7_pin1连接的网络是二极管d1的第二端d1_pin2；
41.所述二极管d1的d1_pin1分别连接第九电阻r9的第二端r9_pin2和光耦u5的第三端u5_pin3；
42.所述第九电阻r9的第一端r9_pin1连接的地gnd。
43.进一步的，在上述通断型开关的续电保持电路中，所述光耦u5的第四端u5_pin4分别连接降压稳压器u3的第一端u3_pin1、第二电阻r2的第二端r2_pin2和pnp型三极管q2的第二端q2_pin2；
44.所述光耦u5的第二端u5_pin2连接的网络是第一电容c1的第一端c1_pin1和第八电阻r8的第一端r8_pin1；
45.所述光耦u5的第一端u5_pin1分别连接运放比较器u6的第三端u6_pin3、第十四电阻r14的第一端r14_pin1和第五电阻r5的第一端r5_pin1；
46.所述第十四电阻r14的第二端r14_pin2连接地gnd；
47.所述第八电阻r8的第二端r8_pin2连接地gnd；
48.所述第一电容c1的第二端c1_pin2连接地gnd。
49.进一步的，在上述通断型开关的续电保持电路中，所述运放比较器u6的第一端u6_pin1连接基准电压+1.2vref；
50.所述npn型三极管q4的第二端q4_pin2连接地gnd；
51.所述npn型三极管q4的第三端q4_pin3连接第三电阻r3的第一端r3_pin1；
52.所述第三电阻r3的第二端r3_pin2分别连接第二电阻r2的第一端r2_pin1和pnp型三极管q2的第一端q2_pin1。
53.进一步的，在上述通断型开关的续电保持电路中，所述pnp型三极管q2的第三端q2_pin3分别连接第四电阻r4的第二端r4_pin2和第三nmos管q3的第一端q3_pin1；
54.所述第三nmos管q3的第二端q3_pin2连接地gnd；
55.所述第三nmos管q3的第三端q3_pin3连接第一电阻r1的第一端r1_pin1；
56.所述降压稳压器u3的第三端u3_pin3、第四端u3_pin4、第五端u3_pin5、第六端u3_pin6和第七端u3_pin7连接地gnd。
57.与现有技术相比，本实用新型包括：第一电容c1、第二电容c2、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15、二极管d1、自锁开关j1、电感l1、pmos管q1、pnp型三极管q2、第三nmos管q3、npn型三极管q4、第五nmos管q5、光继电器u1、dc-dc降压芯片u2、降压稳压器u3、单片机处理器u4、光耦u5和运放比较器u6。使用本实用新型后，直接断电的硬关机变为此电路控制下的软件关机。可以避免直接断电的硬关机危害。通过电路控制下的软件关机，可以便于后续查看保存数据，分析关机事件、关机原因等，从关机的时间，关机事件中分析，用户使用是否规范，设备关机、报警、保护等事件是否安全，达到追溯，售后维护及处理等售后目的。
附图说明
58.图1是本实用新型一实施例的通断型开关的续电保持电路的示意图。
具体实施方式
59.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
60.如图1所示，本实用新型提供一种通断型开关的续电保持电路，包括：第一电容c1、第二电容c2、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15、二极管d1、自锁开关j1、电感l1、pmos管q1、pnp型三极管q2、第三nmos管q3、npn型三极管q4、第五nmos管q5、光继电器u1、dc-dc降压芯片u2、降压稳压器u3、单片机处理器u4、光耦u5和运放比较器u6，其中，
61.光继电器u1分别与单片机处理器u4、自锁开关j1、降压稳压器u3、pmos管q1和第五电阻r5连接；
62.pmos管q1分别与dc-dc降压芯片u2和第一电阻r1连接；
63.dc-dc降压芯片u2分别与电感l1、第十电阻r10和第十二电阻r12连接；
64.电感l1分别与第十电阻r10、第二电容c2连接和单片机处理器u4连接；
65.单片机处理器u4分别与第十三电阻r13和运放比较器u6连接；
66.第十三电阻r13分别与第十一电阻r11和第五nmos管q5连接；
67.第五nmos管q5分别与第七电阻r7、第四电阻r4、第六电阻r6和npn型三极管q4连接；
68.第七电阻r7与二极管d1连接；
69.二极管d1分别与第九电阻r9和光耦u5连接；
70.光耦u5分别与降压稳压器u3、第二电阻r2、pnp型三极管q2、第一电容c1、第八电阻r8、运放比较器u6、第十四电阻r14和第五电阻r5连接；
71.第三电阻r3分别与第二电阻r2和pnp型三极管q2连接；
72.pnp型三极管q2分别与第四电阻r4和第三nmos管q3连接；
73.第三nmos管q3与第一电阻r1连接。
74.在此，保存数据指关机前的soc(state of charge，荷电状态，表征电池实际容量百分比)、日志、告警、保护状态；关机时间、事件、过程等。
75.通断型开关是物理中的断开开关表示此路不通，电流不能流过此开关,只有开关闭合的时候才有可能在该线路后面形成电流。
76.软件关机是指系统首先关闭所有运行中的程序，然后关闭系统后台服务。系统向主机请求关机，主机断开电源的供电使能，让电源切断对绝大多数设备的供电，设备彻底关闭。
77.本实用新型可以确保通断型开关关断后，设备还可以正常工作，确保软件控制，实现设定时所需要的数据保存完整，然后通过软件关机，达到与电脑中操作系统中点击“关机”一样的效果。最后是软件来执行关机动作，实现软关机。
78.使用本实用新型后，直接断电的硬关机变为此电路控制下的软件关机。可以避免直接断电的硬关机危害。通过电路控制下的软件关机，可以便于后续查看保存数据，分析关机事件、关机原因等，从关机的时间，关机事件中分析，用户使用是否规范，设备关机、报警、保护等事件是否安全，达到追溯，售后维护及处理等售后目的。
79.本电路使用通断型开关作为设备开关机唯一动作点，能够实现软关机，确保设备关机前所需要的保存数据保存完整后才发出命令彻底关机。本电路主要应用于嵌入式单片机系统中，无操作系统，硬件及软件相较同类型有系统的更简单、便宜。本电路主要应用于bms系统(battery management system,电池管理系统)应用中，且系统工作电流相对较小。本电路续电动作主要采用旁路再导通，使用光继电器或者磁继电器实现续电。
80.具体的，本实用新型的工作原理如下：
81.a、开机操作：通断开关sw(j1)闭合后，利用电阻电容并联短时充电，打开mos driver，短时高电平打开mos，给设备供电，维持mos打开状态，依靠锁相环控制，实现触发式开机。
82.b、关机操作：通断开关sw断开，控制mos的信号断开mos，同时中断信号快速通知mcu(u4)，要关机了，让mcu准备关机动作；与此同时利用dc_dc电容放电的延时，mcu还能发出开启继电器的指令，使继电器导通，从而达到bat到mos的输入不变，使得设备正常工作。在关机指令发出的同时，mcu需要保存此时的状态，关机事件等都按照设计需求执行命令，倒数第2条指令执行完成后，所有备份记录完成，mcu执行最后一条指令“shut_down”软件关
机，彻底切断mos供电，从而实现整个关机过程。
83.c、开机时，继电器是无法工作的状态。
84.本发明的通断型开关的续电保持电路一实施例中，所述光继电器u1的第一端u1_pin1连接连接单片机处理器u4的第四端u4_pin3；
85.所述光继电器u1的第二端u1_pin2连接地gnd；
86.所述光继电器u1的第三端u1_pin3分别连接电池的正极bat+12v、自锁开关j1的第一端j_pin1和降压稳压器u3的第八端u3_pin8；
87.所述光继电器u1的第四端u1_pin4分别连接pmos管q1的第一端q1_pins、自锁开关j1的第二端j_pin2和第五电阻r5的第二端r5_pin2。
88.本发明的通断型开关的续电保持电路一实施例中，pmos管q1的第一端q1_pind分别连接dc-dc降压芯片u2的第一端u2_pin2与第二端u2_pin3；
89.pmos管q1的第二端q1_ping与第一电阻r1的第二端r1_pin2连接。
90.本发明的通断型开关的续电保持电路一实施例中，dc-dc降压芯片u2的第四端u2_pin4和第一端u2_pin1分别连接的地gnd；
91.dc-dc降压芯片u2的第八端u2_pin8连接电感l1的第一端l1_pin1；
92.dc-dc降压芯片u2的第五端u2_pin5分别连接第十电阻r10的第一端r10_pin1和第十二电阻r12的第二端r12_pin2。
93.本发明的通断型开关的续电保持电路一实施例中，电感l1的第二端l1_pin2分别连接第十电阻r10的第二端r10_pin2、第二电容c2的第一端c2_pin1和单片机处理器u4的第一端u4_pin1；
94.第十二电阻r12的第一端r12_pin1连接地gnd；
95.第二电容c2的第二端c2_pin2连接地gnd；
96.单片机处理器u4的第二端u4_pin2连接地gnd；
97.单片机处理器u4的第四端u4_pin4连接第十三电阻r13的第二端r13_pin2；
98.单片机处理器u4的第五端u4_pin5连接的运放比较器u6的第四端u6_pin4。
99.本发明的通断型开关的续电保持电路一实施例中，第十三电阻r13的第一端r13_pin1分别连接第十一电阻r11的第一端r11_pin1和nmos管q5的第一端q5_pin1；
100.第十一电阻r11的第二端r11_pin2连接地gnd；
101.第五nmos管q5的第二端q5_pin2连接地gnd；
102.第五nmos管q5的第三端q5_pin3分别连接第七电阻r7的第二端r7_pin2、第四电阻r4的第一端r4_pin1、第六电阻r6的第六端r6_pin2和npn型三极管q4的第一端q4_pin1。
103.本发明的通断型开关的续电保持电路一实施例中，第六电阻r6的第一端r6_pin1连接的地gnd；
104.第七电阻r7的第一端r7_pin1连接的网络是二极管d1的第二端d1_pin2；
105.二极管d1的d1_pin1分别连接第九电阻r9的第二端r9_pin2和光耦u5的第三端u5_pin3；
106.第九电阻r9的第一端r9_pin1连接的地gnd。
107.本发明的通断型开关的续电保持电路一实施例中，光耦u5的第四端u5_pin4分别连接降压稳压器u3的第一端u3_pin1、第二电阻r2的第二端r2_pin2和pnp型三极管q2的第
二端q2_pin2；
108.光耦u5的第二端u5_pin2连接的网络是第一电容c1的第一端c1_pin1和第八电阻r8的第一端r8_pin1；
109.光耦u5的第一端u5_pin1分别连接运放比较器u6的第三端u6_pin3、第十四电阻r14的第一端r14_pin1和第五电阻r5的第一端r5_pin1；
110.第十四电阻r14的第二端r14_pin2连接地gnd；
111.第八电阻r8的第二端r8_pin2连接地gnd；
112.第一电容c1的第二端c1_pin2连接地gnd。
113.本发明的通断型开关的续电保持电路一实施例中，运放比较器u6的第一端u6_pin1连接基准电压+1.2vref；
114.npn型三极管q4的第二端q4_pin2连接地gnd；
115.npn型三极管q4的第三端q4_pin3连接第三电阻r3的第一端r3_pin1；
116.第三电阻r3的第二端r3_pin2分别连接第二电阻r2的第一端r2_pin1和pnp型三极管q2的第一端q2_pin1。
117.本发明的通断型开关的续电保持电路一实施例中，pnp型三极管q2的第三端q2_pin3分别连接第四电阻r4的第二端r4_pin2和第三nmos管q3的第一端q3_pin1；
118.第三nmos管q3的第二端q3_pin2连接地gnd；
119.第三nmos管q3的第三端q3_pin3连接第一电阻r1的第一端r1_pin1；
120.降压稳压器u3的第三端u3_pin3、第四端u3_pin4、第五端u3_pin5、第六端u3_pin6和第七端u3_pin7连接地gnd。
121.具体的，通断开关开机时，工作流程如下：
122.11、j1闭合，j1_pin1和j1_pin2接通，电源bat+12v通过r5,流经u5_pin1和u5_pin2，再经过r8和c1,到gnd，形成一个通路，形成电流；
123.12、在开关接通的初始阶段，u5_pin1与u5_pin2接通电压，由于r8太大，此时给c1充电，u5_pin1和u5_pin2导通，u5的特性u5_pin1和u5_pin2导通，可以光导通u5_pin3和u5_pin4；
124.13、u5_pin4一直连接u3_pin1,stby_3v3一直是3v3,处于高电平，当u5_pin3和u5_pin4导通后，u5_pin3由低变为高；
125.14、u5_pin3高电平，通过d1与r7，还是得到高电平，高电平输入到q4_pin1,q4导通，q4_pin3接到q4_pin2，而q4_pin2连接gnd，此时q4_pin3通过r3连接的q2_pin1,使得q2导通，而q2_pin2连接stby_3v3，q2_pin3得到高电平；
126.15、q2_pin3得高电平连接到q3_pin1，q3导通，q3_pin1接gnd，此时去q1_g由之前的高变为低，从而使得q1导通。
127.16、q1导通后，bat+12v就连接到了u2_pin2，u2输入bat+12v，u2是一个降压dc-dc，目的是把bat+12v降压到3v3，通过u2得到稳定的3v3电压，实现12v到3v3的转换，以便给cpu供电，在满足cpu工作条件下，设备初始化然后启动工作；
128.17、与此同时u5的u5_pin2连接的r8和c1，由于r8很大，c1在2秒左右时间充满电，导致u5_pin1和u5_pin2由于电流太小，无法再继续导通了，u5_pin4与u5_pin3断开。而此时由于设备有u3,q4，q2和电阻构成一个锁相环电路，u5_pin3仍然是高电平,q4、q2、q3和q1等
均导通，u2持续正常工作，mcu运行程序，设备继续运行；
129.18、设备开机后，soc、日志、告警、保护，开机事件、等开始产生log，相关数据存储到spi flash内。
130.具体的，通断开关关机时，本实用新型的工作流程如下：
131.21、j1断开，q1_s端输入电压缓慢下降，设备即将断电，但是此设计有继电功能，j1断开后，设备还可以继续工作；
132.22、j1_pin2电压迅速降低，j1_pin2通过r5连接到u6_pin3,u6是一个比较器，此时u6_pin3得到的电压与u6_pin1的基准电压1.2v比较，如果u6_pin3的电压比u6_pin1低，u6_pin4会输出一个高电平，而此时是中断信号快速被mcu_pin5检测到，mcu收到设备电压低的中断，mcu接收到要关机的通知了；
133.23、mcu收到要关机的通知，快速发出指令，使u4_pin3输出高电平，此时u1的u1_pin1接通了3v3高电平了，u1_pin1与u1_pin2导通了，u1_pin3与u1_pin4闭合导通了，此时.bat+12v接通到q1_s了，设备供电继续正常了；
134.24、虽然现在设备正常供电了，但是继电器通流有限，并且mcu已经在之前收到了关机指令了，mcu按照设计需求执行关机动作指令，如保存soc、日志、告警、保护，开机事件等信息，保存这些，倒数第2条指令执行完成后，mcu执行最后一条指令“shut_down”软件关机，彻底切断mos供电，从而实现整个关机过程。
135.25、mcu执行最后一条指令“shut_down”，指令发出后，u4_pin4变为高电平，q5_pin1变为高电平，q5_pin3与q5_pin2导通，q5_pin2接gnd，此时q4_pin1连接gnd，q4断开，q4_pin3变为高电平，q2_pin1变为高，q2断开，q2_pin3变为低，q3_pin1也为低，q3断开，q1_g变为高，q1断开，u2无bat+12v输入了，设备断电关机了。从而实现了关机操作。
136.具体的，当故障、外部命令等软件关机时，本实用新型的工作流程如下：
137.31、如调试通过外部通讯给设备发关机指令、设备运行出现告警、保护等需要自动关机，设备也会会触发关机指令，mcu按照设计需求执行关机动作指令,完成后mcu执行指令“shut_down”软件关机，彻底切断mos供电，从而实现故障外部指令关机。
138.综上所述，本电路的特点如下：
139.a、传统通断型开关关机，只能做到硬件关机，直接切断电源达到关机目的，而使用本设计关机，包含两个部分：
140.1)告知设备要关机了，通断电源开关断开后，利用电源中的电容放电延时，快速导通继电器，相当外部断开，内部又接通一路，确保电源续上。
141.2)当设备做了关机前要做的工作，保存了当前需要存储的一些状态和信息，mcu做完了所有的事情后，通知设备可以关闭并立即实行关机命令，发送软件关机命令“shut_down”关闭mos使设备断电。
142.b、这样做不影响通断开关闭合时，使用外部电源实现外部来电激活开机。
143.c、通断开关开关权限最高，其它开机方式的前提是通断开关闭合，相当于总闸。总闸断开，其它方式无法开机，总闸闭合，其它开机方式才可能开机。
144.本电路的优点如下：
145.1、每次关机都有记录，开机和关机是一一对应，确保设备保护有效安全。便于追溯，利于售后维护及事故追踪处理等。
146.2、使用通断型开关关机可靠性强，能够明确知道设备是否关机，不会出现误操作。既使用了通断型开关来关机，同时实施的是软关机，保存关机前的设备状态，关机时间，关机事件等，利于售后维护及事故追踪处理。保证设备的安全，提高产品的安全性能，合法保护开发商及使用客户的权益。
147.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
148.显然，本领域的技术人员可以对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括这些改动和变型在内。