用于信息发布系统的断电保护电路设计方案

到IEOC=[1.278 V×(14 350+R3)]/(RCS×106)=0.044 A.

2.2 断电检测电路设计

当市电断掉时，交直流转换电源的输出电压12VIN消失。原理图如图6所示，12VIN的下降，导致Q3基极电压跟随下降，发射极由于电容C11已经储存了电量，其电压下降较慢。当基极比发射极低0.7 V时，Q3导通，从而Q2导通，使DET1由高电平变为低电平，直到C11放电结束，Q3和Q2又变为截止状态，DET1恢复高电平。因此，断电发生时，DET1会产生一个低脉冲信号给MCU.DET2取自电阻分压，电源正常时分压值为5 V,断电后为0 V.

图6 断电检测电路原理图2.3 主控制器和电源切换控制电路设计

主控制器MCU选择宏晶科技的STC15F100单片机，它内部集成复位电路和R/C时钟电路，设定内部工作时钟频率为22.1184 MHz,其外围电路简单，抗干扰性强，适合低成本工业现场应用。

MCU和电源切换控制原理图如图7所示。MCU检测到断电信号DET1后，立即输出SW1为高电平，Q1导通，M2导通，切换到给PC继续供电，保证PC与MCU正常工作。D1和D2的作用是防止电源反串干扰。在设计上，电源端由于有滤波电容，从12 V降到PC最低工作电压8 V需要5 ms以上，而MCU设定DET1引脚为中断功能引脚，DET1下降沿触发中断，MCU只需几百μs就可完成检测和切换动作。ON/OFF为PC的开关机控制信号，DETECT为PC的开机/关机状态信号。PC开机和关机时DETECT的状态有变化，比如选择USB口的5 V信号作为DETECT,它在开机状态下是高电平，关机状态下是低电平。根据DETECT的状态变化，可以判断PC是否关机。

图7 MCU和电源切换控制原理图

2.4 软件设计

当系统供电正常时，PC由12VIN供电，可设置为上电自动开机;外部电源断掉时，MCU会检测到DET1的下跳变，进入中断，输出SW1为高电平，切换到电池供电。为避免电源波动导致DET1产生的误触发，可结合DET2的状态判断电源是否已经断开，进而给出关机信号ON/OFF.PC完成当前处理后关机，其状态脚DETECT由高变低，MCU检测到DETECT变低后得知PC已关机，再将SW1输出低电平，关闭系统。具体软件流程图如图8所示。

图8 MCU软件设计流程图

3 实验测试

图9~图11给出了断电测试波形。从图9可以看出，电源降到PC最低工作电压8 V的时间超过5.67 ms,而检测(DET1)和切换(SW1)在断电后600 μs内就可完成;图10给出了ON/OFF和DETECT的时序，当MCU确认12VIN断开后，输出ON/OFF信号;图11中，当PC完成数据处理关机后，DETECT信号由高电平变为低电平，随后MCU关断电池输出，即12VOUT=0.这样，就完成了一次意外断电的保护过程。

图9 断电测试波形图1

图10 断电测试波形图2

图11 断电测试波形图3

结语

本文给出了断电保护电路，该电路设计灵活、体积小、方便内嵌，大大提高了系统的稳定性，并在实际项目中获得了成功应用，取得了良好的经济效益。