專利名稱：用于嵌入式計算機的斷電保護器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種用于計算機的斷電保護器，尤其是一種用于嵌入式計算機的斷電保護器。
背景技術(shù)：
當前，隨著城市信息化的進一步發(fā)展，嵌入式計算機的應用得到很大推廣，城市中遍布大街小巷的公共服務機、查詢機、信息發(fā)布機、廣告機等，都以嵌入式計算機為其核心。它是信息化社會中不可或缺的一部分，影響著現(xiàn)代人的生活。眾所周知，計算機設備一定要正確關閉電源，，否則會造成數(shù)據(jù)丟失、損壞其關鍵部件、影響工作壽命。正確的計算機關機順序是通過操作系統(tǒng)進入關機程序，關閉后才能切斷主機電源。直接切斷主機電源則屬于非法關機。非法關機的危害主要體現(xiàn)在會造成硬盤信號出錯，出現(xiàn)壞道，產(chǎn)生物理邏輯錯誤，表現(xiàn)為進入系統(tǒng)緩慢，甚至完全無法進入；也容易造成軟件系統(tǒng)的問題甚至導致系統(tǒng)崩潰；會造成重要數(shù)據(jù)丟失，帶來無法彌補的損失。隨著嵌入式計算機設備的應用越來越廣泛，而所處的工作環(huán)境復雜多樣，在很多場合無法做到人為進行系統(tǒng)關機，或者人為系統(tǒng)關機需花費大量的人力物力。例如，城市中遍布各個地點的公共服務機、查詢機、信息發(fā)布機、廣告機等等，它們數(shù)量大，地點分散。如果要進行人為系統(tǒng)關機，一方面需花費大量的人力，另一方面還需要這些計算機設備提供關機的軟件硬件界面，如鼠標鍵盤，要能夠進入控制界面，而這則會造成設備的復雜性，更重要的問題是，會帶來其他人員的非法操作的可能性。目前市場上主要通過以下幾種方法來解決此問題I、增加UPS(不間斷電源)。它的作用即電池，當斷電后，由UPS對計算機設備供電，使計算機能夠繼續(xù)工作一段時間以使用戶能夠正常關機。然而UPS只起一個短時間供電的作用，在其電量用完之前，仍需要人為操作來關機，并不適用于無人值守的場合。而且UPS體積與電量成正比，電量大的UPS體積也很大，價格也昂貴。2、通過在計算機設備上預裝關機軟件，可以使其在指定時間自動系統(tǒng)關機，但是這種方法只能在指定時間關機，靈活性差，遇到意外斷電情況它就無能為力了。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決上述技術(shù)的不足而設計的一種用于嵌入式計算機的斷電保護器，當意外斷電時可以保護計算機不受到損害，并控制計算機正常關機，避免因斷電非法關機而帶來軟硬件的損壞或數(shù)據(jù)、資料的丟失。本實用新型所設計的用于嵌入式計算機的斷電保護器，該斷電保護器上設有電源輸入端、供電端、關機信號輸出端和關機檢測端，該斷電保護器內(nèi)設有電源切換電路、斷電檢測電路、充電電路、充電電池、關機電路和關機成功檢測電路，所述電源切換電路一端連 接電源輸入端、另一端連接供電端，所述斷電檢測電路一端連接電源輸入端、另一端通過關機電路連接關機信號輸出端；所述充電電路一端連接連接電源輸入端、另一端連接充電電池，所述充電電池連接電源切換電路，所述關機成功檢測電路一端連接關機檢測端、另一端連接電源切換電路；所述的關機電路在斷電時發(fā)出關機信號；所述的電源切換電路，供電正常時由電源輸入端向供電端供電，斷電時切換至充電電池向供電端供電，關機后停止向供電端供電。作為優(yōu)選所述充電電路為恒流恒壓鋰電池充電電路；所述的充電電池為鋰電池；優(yōu)選的方案是所述電源切換電路包括二極管Dl、D2、D61、場效應管Ql、Q2、Q5、電阻R13、R16、R19 ;所述關機成功檢測電路包括場效應管Q3、二極管D62、電阻R20 ;所述斷電檢測電路包括二極管D9、電阻R21、電容C10、三極管Q6 ;所述關機電路包括場效應管Q7、Q8 ;所述電源輸入端通過二極管Dl連接場效應管Q2的漏極，同時通過二極管D 61和電阻R16連接場效應管Q5的柵級，二極管D2并聯(lián)在二極管Dl上，場效應管Q2的源極連接供電端、柵級通過電阻R19連接場效應管Q5的漏極，場效應管Q5的源極接地；鋰電池一端接地、 另一端連接場效應管Ql的源極，場效應管Ql的柵極通過電阻R13接地、漏極連接場效應管Q2的漏極；關機檢測端連接場效應管Q3的漏極，場效應管Q3的柵極通過電阻R20接地、源極通過二極管D62和電阻R16連接場效應管Q5的柵極；所述電源輸入端還通過二極管D9連接三極管Q6的發(fā)射極、通過電阻R21連接三極管Q6的基極，電容ClO連接在三極管Q6的發(fā)射極和基極之間，三極管Q6的基極接地、集電極連接場效應管Q7的柵極，場效應管Q7的漏極連接所述關機信號輸出端、源極連接場效應管Q8的漏極，場效應管Q8的柵極連接關機檢測端、源極接地。本實用新型所設計的用于嵌入式計算機的斷電保護器的有益效果是當計算機處于開機狀態(tài)下，其供電電源意外斷電時，斷電保護器給計算機提供臨時的供電，以及控制計算機正常關機，避免因斷電非法關機而帶來軟硬件的損壞或數(shù)據(jù)、資料的丟失，當意外斷電時可以有效保護計算機不受到損害。

圖I是本實用新型實施例I斷路器的系統(tǒng)構(gòu)成圖；圖2是本實用新型實施例I斷路器的電路圖；圖3是圖2中A、B點的關系不意圖；圖中交直流轉(zhuǎn)變電源I、斷電保護器2、計算機主板3、電源切換電路2-1、斷電檢測電路2-2、恒流恒壓鋰電池充電電路2-3、鋰電池2-4、關機成功檢測電路2-5、關機電路2-6、電源輸入端4、供電端5、關機信號輸出端6、關機檢測端7。
具體實施方式
下面通過實施例結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。實施例I :如圖I所示，本實施例所描述的用于嵌入式計算機的斷電保護器，該斷電保護器上設有電源輸入端4、供電端5、關機信號輸出端6和關機檢測端7，該斷電保護器內(nèi)設有電源切換電路2-1、斷電檢測電路2-2、充電電路、充電電池、關機電路2-6和關機成功檢測電路2-5，所述電源切換電路2-1 —端連接電源輸入端4、另一端連接供電端5，所述斷電檢測電路2-2 —端連接電源輸入端4、另一端通過關機電路2-6連接關機信號輸出端6 ;所述充電電路一端連接連接電源輸入端4、另一端連接充電電池，所述充電電池連接電源切換電路2-1，所述關機成功檢測電路2-5 —端連接關機檢測端7、另一端連接電源切換電路2-1 ;所述的關機電路2-6在斷電時發(fā)出關機信號；所述的電源切換電路2-1，供電正常時由電源輸入端4向供電端5供電,斷電時切換至充電電池向供電端5供電,關機后停止向供電端5供電。所述充電電路為恒流恒壓鋰電池2-4充電電路2-3 ;所述的充電電池為鋰電池2-4 ；其中所述電源切換電路2-1包括二極管Dl、D2、D61、場效應管Ql、Q2、Q5、電阻R13、R16、R19 ;所述關機成功檢測電路2-5包括場效應管Q3、二極管D62、電阻R20 ;所述斷電檢測電路2-2包括二極管D9、電阻R21、電容CIO、三極管Q6 ;所述關機電路2_6包括場效應管Q7、Q8 ;所述電源輸入端4通過二極管Dl連接場效應管Q2的漏極，同時通過二極管D61和電阻R16連接場效應管Q5的柵級，二極管D2并聯(lián)在二極管Dl上，場效應管Q2的源極連接供電端5、柵級通過電阻R19連接場效應管Q5的漏極，場效應管Q5的源極接地；鋰電池2_4 —端接地、另一端連接場效應管Ql的源極，場效應管Ql的柵極通過電阻R13接地、漏極連接場效應管Q2的漏極；關機檢測端7連接場效應管Q3的漏極，場效應管Q3的柵極通過電阻R20接地、源極通過二極管D62和電阻R16連接場效應管Q5的柵極；所述電源輸入端4還 通過二極管D9連接三極管Q6的發(fā)射極、通過電阻R21連接三極管Q6的基極，電容ClO連接在三極管Q6的發(fā)射極和基極之間，三極管Q6的基極接地、集電極連接場效應管Q7的柵極，場效應管Q7的漏極連接所述關機信號輸出端6、源極連接場效應管Q8的漏極，場效應管Q8的柵極連接關機檢測端7、源極接地。本實施例所描述的用于嵌入式計算機的斷電保護器的實現(xiàn)方法，包括交直流轉(zhuǎn)換電源向電源切換電路2-1和充電電路供電的步驟；充電電路給充電電池充電的步驟；充電電池向電源切換電路2-1供電的步驟；電源切換電路2-1向供電端5供電的步驟；斷電檢測電路2-2檢測交直流轉(zhuǎn)換電源供電情況并將信號輸入至關機電路2-6的步驟；關機電路2-6發(fā)出關機信號的步驟；關機成功檢測電路2-5檢測計算機運行/關機情況并將信號輸入至電源切換電路2-1的步驟；所述的關機電路2-6在交直流轉(zhuǎn)換電源斷電時發(fā)出關機信號；所述的電源切換電路2-1，交直流轉(zhuǎn)換電源供電正常時由電源輸入端4向供電端5供電，斷電時切換至充電電池向供電端5供電，關機后停止向供電端5供電。在該實施例中市電正常時，嵌入式計算機的交直流轉(zhuǎn)變開關電源I輸出正常的供電電壓。斷電保護器2通過電源切換電路2-1，將此電壓直接輸出給計算機主板3，使其正常工作。同時，通過恒流恒壓鋰電池充電電路2-3給鋰電池2-4進行充電。當市電AC220V意外斷掉時，交直流轉(zhuǎn)換開關電源I不再輸出12V電壓。斷電時，斷電檢測電路2-2能夠檢測到12V電壓的下降，立即發(fā)出一個信號，傳輸給關機電路2-6。關機電路2-6則輸出一個關機命令信號給計算機主板3，計算機主板3接收到此信號后，進入正常的關機程序。同時，在計算機主板的供電電壓降到其最低工作電壓之前，電源切換電路2-1將鋰電池2-4的供電切換給計算機主板3，使其不斷電。如圖I所示，計算機主板3接收到關機電路2-6發(fā)送的關機命令信號后，進入正常的關機程序，這段時間它由鋰電池2-4供電。計算機主板3完成關機后，返回給斷電保護器2 一個已關機的狀態(tài)信號。PC關機成功檢測電路2-5判斷計算機主板已關機后，斷電保護器即切斷電池的供電，以降低損耗。此狀態(tài)信號的選取很方便，計算機主板3關閉后，其部分接口的狀態(tài)會發(fā)生變化，例如有的USB_5V會由高電平變?yōu)榈碗?平。利用此特點，斷電保護器連接此類型接口，將其狀態(tài)作為檢測計算機是否關機的信號。待市電正常后，斷電保護器2從交直流轉(zhuǎn)變開關電源I那里又獲得了正常的直流電壓，便將此電壓直接輸出給計算機主板3，使其重新工作。同時，鋰電池3進行充電，補充消耗掉的電量，為下一次意外斷電時的供電作好準備。如圖2所示，本具體實施例所述的斷電保護器，由交直流轉(zhuǎn)換開關電源I提供直流電壓，為12V。本具體實施例的計算機主板3，其工作電壓范圍是7V-12V直流電壓；其關機命令信號是低脈沖信號；開機或關機狀態(tài)信號是高底電平，開機時為高電平，關機后變?yōu)榈碗娖健Ｈ鐖D2所示，本具體實施例所述的斷電保護器，“DC12V”是交直流轉(zhuǎn)換開關電源I提供的12V直流電壓，在斷電保護器中，它連接到斷電檢測電路和電源切換電路。電源切換電路為計算機主板提供工作電源，即“DCTO PC”，它連接到計算機主板的電源輸入電路。PC關機輸出電路為計算機主板提供關機命令信號，即“PC OFF”，它連接到計算機主板的關機命令接收電路。PC關機成功檢測電路，連接計算機主板的狀態(tài)反饋電路，接收其關機或開機狀態(tài)信號，即“5VPC”。本具體實施例的“5VPC”，連接到計算機主板3的USB接口的電源腳，其電壓值為檢測信號。當計算機主板3工作時，此檢測信號為5V電壓；當計算機主板3關閉時，此檢測信號為0V。如圖2所示，本具體實施例所述的斷電保護器，其恒流恒壓鋰電池充電電路，主要采用了由集成電路MC34063構(gòu)成的充電電路。根據(jù)計算機主板的工作電源范圍，鋰電池2-4選用的是標稱電壓為7. 4V、2000mAh的鋰電池，在實現(xiàn)功能的同時，最大程度地節(jié)約了成本。鋰電池2-4最大電壓為8. 4V，故本具體實施例的恒流恒壓充電電路限制最大電壓為8. 4V，當鋰電池達到8. 4V時，即充滿電，充電電路自動停止充電。當市電AC220V正常時，交直流轉(zhuǎn)換開關電源I提供出直流12V電壓，S卩“DC12V”。一方面，它連接到恒流恒壓充電電路，給鋰電池充電。另一方面，它連接到電源切換電路，通過D1、D2，作為計算機主板的供電電源。通過D61，它使得C點為高電平，連接到Q5的柵極，使Q5導通，Q5的漏極為低電平。Q5的漏極連接到了 Q2的柵極，作為Q2的開關控制信號，此時Q2導通，即將“DC12”輸出給計算機主板，交直流轉(zhuǎn)換開關電源I為計算機主板供電。同時，“DC12”還連接到Q1，作為Ql的開關控制信號。當市電AC220V正常時，S卩“DC12V”為12V高電平，它控制Ql關閉，則電池的供電被關閉，此時由交直流轉(zhuǎn)換開關電源I為計算機主板供電。當市電AC220V斷電時，“DC12V”下降，控制Ql打開，即電池的供電被打開，為計算機主板供電。在計算機主板的供電電源“DCTO PC”下降到7V之前，電源切換電路2-1將鋰電池2-4的供電切換給計算機主板3，使其不會斷電。如圖2所示，“DC12V”連接到了斷電檢測電路，它通過二極管D9后，連接到了 Q6的發(fā)射極，同時通過電阻R21，連接到了 Q6的基極。Q6發(fā)射極還連接了一個電容C10。當“DC12V”正常時，Q6截止，Q6的集電極為低電平，即斷電檢測電路輸出恒定的低電平，即圖2中的“A”點。此時ClO充滿了電荷。當“DC12V”斷電時，Q6基極變?yōu)榈碗娖?，而發(fā)射極由于電容ClO儲存了電荷,它緩慢放電,會維持一段時間的市電平，這樣，Q6導通,A為高電平。當ClO放完電后，Q6又變成截止，A又變?yōu)榈碗娖?。如此，斷電保護器就發(fā)送出了高電平脈沖號，輸入給PC關機輸出電路。如圖2、3所示，A點連接到PC關機輸出電路的Q7，通過Q7將高脈沖號信號轉(zhuǎn)變?yōu)榈兔}沖信號，即圖中的B點，輸入到計算機主板中，作為其關機命令信號。計算機主板的狀態(tài)信號“5VPC”，連接到PC關機成功檢測電路，如圖2所示，即，它通過D7，連接到Q3的漏極。當計算機處于開機狀態(tài)時，“5VPC”為高電平，此時Q3的源極為高電平，通過D62，使得C點為高電平。如前所述，Q5導通，Q2導通，電源切換電路為計算機主板提供電源。計算機主板接收到關機命令信號后，進行正常關機。關機完成后，“5VPC”變?yōu)榈碗娖剑碈點也變?yōu)榈碗娖?。此時，Q5截止，Q2截止，電源切換電路將計算機主板的供電電源切斷，這樣就降低了電池的耗電。當市電AC220V恢復正常后，交直流轉(zhuǎn)換開關電源I輸出12V電壓，本具體實施例的電源切換電路2-1將此電源輸出給計算機主板3，使其恢復正常工作。同時，鋰電池3進行充電，補充消耗掉的電量。本具體實施例，僅是本實用新型的一個特定案例。對于不同類型的計算機主板，主要是供電電壓不同，按照本實用新型提出的方法，參照本具體實施例的電路，通過調(diào)整恒流恒壓鋰電池充電電路2-3的一些元件參數(shù)，并選取合適電壓和容量的鋰電池，也都能實現(xiàn)斷電保護功能。權(quán)利要求1.一種用于嵌入式計算機的斷電保護器，其特征是該斷電保護器上設有電源輸入端、供電端、關機信號輸出端和關機檢測端，該斷電保護器內(nèi)設有電源切換電路、斷電檢測電路、充電電路、充電電池、關機電路和關機成功檢測電路，所述電源切換電路一端連接電源輸入端、另一端連接供電端，所述斷電檢測電路一端連接電源輸入端、另一端通過關機電路連接關機信號輸出端；所述充電電路一端連接連接電源輸入端、另一端連接充電電池，所述充電電池連接電源切換電路，所述關機成功檢測電路一端連接關機檢測端、另一端連接電源切換電路；所述的關機電路在斷電時發(fā)出關機信號；所述的電源切換電路，供電正常時由電源輸入端向供電端供電，斷電時切換至充電電池向供電端供電，關機后停止向供電端供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于嵌入式計算機的斷電保護器，其特征是所述充電電路為恒流恒壓鋰電池充電電路；所述的充電電池為鋰電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于嵌入式計算機的斷電保護器，其特征是所述電源切換電路包括二極管DI、D2、D61、場效應管Ql、Q2、Q5、電阻Rl3、R16、R19 ;所述關機成功檢測電路包括場效應管Q3、二極管D62、電阻R20 ;所述斷電檢測電路包括二極管D9、電阻R21、電容CIO、三極管Q6 ;所述關機電路包括場效應管Q7、Q8 ;所述電源輸入端通過二極管Dl連接場效應管Q2的漏極，同時通過二極管D61和電阻R16連接場效應管Q5的柵級，二極管D2并聯(lián)在二極管Dl上，場效應管Q2的源極連接供電端、柵級通過電阻R19連接場效應管Q5的漏極，場效應管Q5的源極接地；鋰電池一端接地、另一端連接場效應管Ql的源極，場效應管Ql的柵極通過電阻R13接地、漏極連接場效應管Q2的漏極；關機檢測端連接場效應管Q3的漏極，場效應管Q3的柵極通過電阻R20接地、源極通過二極管D62和電阻R16連接場效應管Q5的柵極；所述電源輸入端還通過二極管D9連接三極管Q6的發(fā)射極、通過電阻R21連接三極管Q6的基極，電容ClO連接在三極管Q6的發(fā)射極和基極之間，三極管Q6的基極接地、集電極連接場效應管Q7的柵極，場效應管Q7的漏極連接所述關機信號輸出端、源極連接場效應管Q8的漏極，場效應管Q8的柵極連接關機檢測端、源極接地。
專利摘要本實用新型公開的用于嵌入式計算機的斷電保護器，該斷電保護器上設有電源輸入端、供電端、關機信號輸出端和關機檢測端，該斷電保護器內(nèi)設有電源切換電路、斷電檢測電路、充電電路、充電電池、關機電路和關機成功檢測電路，所述的關機電路在斷電時發(fā)出關機信號；所述的電源切換電路，供電正常時由電源輸入端向供電端供電，斷電時切換至充電電池向供電端供電，關機后停止向供電端供電。本實用新型的有益效果是當計算機處于開機狀態(tài)下，其供電電源意外斷電時，斷電保護器給計算機提供臨時的供電，以及控制計算機正常關機，避免因斷電非法關機而帶來軟硬件的損壞或數(shù)據(jù)、資料的丟失，當意外斷電時可以有效保護計算機不受到損害。
文檔編號G06F1/26GK202383597SQ201120572010
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者劉鵬程, 胡權(quán), 鄭小平, 金昊炫, 陸永強, 高英博 申請人:數(shù)源科技股份有限公司