断电保护电路之断电检测电路原理

意外断电对基于PC平台的信息发布系统容易造成损害，本文给出了一种断电保护电路设计方法。本设计采用STC15F00单片机为主控制器，断电时通过检测电源和PC状态，切换PC供电电源实现对系统的保护，对其原理设计进行了详细描述。该电路成本低，体积小，适合内嵌到系统中，大大提高了信息发布系统的稳定性。

本设计中PC电源要求为直流12 V/15 A，PC的最低工作电压VMIN(PC)为8 V,选择的锂电池规格为ICR186502200mA11.1V。其组合方式为ICR186503S1P；标称电压为111 V；标称容量为2200 mAh；尺寸为19 mm×56 mm×705 mm。电池充电管理电路的原理图如图所示。

电池充电管理电路原理图

设置充电电压：VBAT=VREG=12 V；充电电流：ICH=02C=02×2200 mA=440 mA。根据其规格书计算得到：RCS=02 V/ICH=045 Ω，VBAT=2416 V×(1+R7/R6)=12 V；取R6=68 kΩ，得到R7=270 kΩ；取R3=10 kΩ， 得到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。

断电检测电路原理图

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。

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