依据PC渠道的信息发布体系，能够支撑多种音视频格局文件，具有处理速度快、硬盘海量存储、集成度高、功用接口丰厚、便利扩展等特色。但是，公共场所的电源存在不稳定要素，意外断电会形成体系当时数据丢掉，甚至会损坏硬盘，导致体系溃散而信息发布体系的装置方位往往比较涣散，假如体系损坏，需求有很多的人力进行维护。因而，需求找到一种合适体系运用的断电维护办法，使体系在断电时能够完结正常处理，进步体系运转的稳定性。
传统的UPS电源，其价格较贵、体积较大，无法内嵌到信息发布体系中。运用非易失性NVRAM芯片的快速读写特性，在掉电延迟时刻将数据和状况信息快速写到NVRAM中，再上电时经过读取NVRAM来康复数据，这种办法无法防止断电对硬盘的损坏，掉电延迟时刻很难灵敏操控。需求改动PC的译码电路和存储器RAM电路的供电，完结难度较大。
图1 体系功用框图
1 体系规划
依据PC渠道的信息发布体系在硬件规划上首要包括交直流转化电源、嵌入式PC、显现驱动和LCD屏等几个部分。交直流转化电源将220 V市电转化为12 V直流输出，为PC供电。PC输出的VGA格局图画经显现驱动模块转化为LVDS接口信号，送到LCD屏进行图画显现。为防止断电对信息发布体系的危害，规划了断电维护模块，改善后的体系功用框图如图1所示。
2 断电维护模块规划
断电维护模块输入为直流12 V(12VIN)电压，输出为可控的12 V(12VOUT)电压。它首要由断电检测模块、锂电池模块、电源切换操控模块和主操控器MCU 四个部分组成，功用框图如图2所示。因为锂电池具有体积小、能量密度高、无回忆效应、循环寿命长等长处，挑选锂电池为断电维护备用电源。体系正常供电时，12VOUT=12VIN;体系断电时，断电检测模块发生检测信号DET1和DET2,主操控器MCU及时将电源切换到锂电池模块输出，即12VOUT=VBAT,然后宣布关机指令ON/OFF.PC完结当时处理后关机，主操控器MCU会检测到DETECT状况跳变，然后堵截负载，维护电池输出。
图2 断电维护模块功用框图
2.1 锂电池模块
锂电池在运用进程中需求严格操控其电压、电流和温度，过充、过放、过流和过温都会引起电池损坏，影响电池运用的安全性。本规划选用CONSONANCE公司的CN3705锂电池充电办理%&&&&&%对锂电池完结充电办理，为使电池充电到VBAT=12 V,输入VCC要满意VCC-VBAT>2 V,因而需求先升压使VCC=15 V,详细经过升压电路完结。
2.1.1 升压电路规划
选用ON Semiconductor公司的MC34063A[8]完结升压规划，它是一款低功耗、高效DC/DC转化器，原理图如图3所示。其间L101、D101、C103、R103和R104对升压电路起决定作用，首要器材参数挑选如下：
设定VIN(MIN)=12 V-12 V×10%=10.8 V(答应输入有10%电压动摇)，输出电压VCC=1.25 V×(1+R104/R103)=15 V,取R103=1 kΩ，R104=11 kΩ;D101正导游通压降VF=0.5 V,MC34063饱满压降VSAT≈0.45 V,振荡器开关频率fOSC(MIN)=24 kHz.依据
得到TOFF=28.8 μs,TON=12.9 μs,C103=4×10-5×TON≈560 pF.
设定输出电流IOUT=0.5 A,IPK=2×IOUT×1+TONTOFF=2×0.5 A×1.45=1.45 A,得到
图3 升压电路原理图
2.1.2 充电办理电路规划
CN3705是PWM降压型电池充电办理芯片，充电曲线如图4所示，包括涓流充电、恒流充电和恒压充电三个进程。当电池电压低于所设置的恒压充电电压VREG的66.7%时，进入涓流充电形式，涓流充电电流为恒流充电电流的15%;当电池电压高于所设置的恒压充电电压的66.7%时，进入恒流充电形式，恒流充电电流ICH=0.2 V/RCS;当电池电压挨近VREG时，进入恒压充电形式，充电电流逐步减小，当减小到充电完毕电流IEOC=[1.278×(14 350+R3)]/(RCS×106)时，充电完毕。假如断开输入电源，主动进入睡觉形式;假如从头接入，或电池电压低于恒压充电电压的91.1%,将主动开端新的充电周期。为了监测电池温度，在TEMP和GND引脚之间衔接一个10 kΩ的负温度系数的热敏电阻R2,假如电池温度超出正常规模，充电被暂停，直到电池温度康复到正常规模停止。
图4 恒流恒压充电曲线图
本规划中PC电源要求为直流12 V/1.5 A,PC的最低作业电压VMIN(PC)为8 V,挑选的锂电池标准为ICR186502200mA11.1V.其组合方法为ICR186503S1P;标称电压为11.1 V;标称容量为2200 mAh;尺度为19 mm×56 mm×70.5 mm.电池充电办理电路的原理图如图5所示。
图5 电池充电办理电路原理图
设置充电电压：VBAT=VREG=12 V;充电电流：ICH=0.2C=0.2×2200 mA=440 mA.依据其标准书核算得到：RCS=0.2 V/%&&&&&%H=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 断电检测电路规划
当市电断掉时，交直流转化电源的输出电压12VIN消失。原理图如图6所示，12VIN的下降，导致Q3基极电压跟从下降，发射极因为电容C11现已贮存了电量，其电压下降较慢。当基极比发射极低0.7 V时，Q3导通，然后Q2导通，使DET1由高电平变为低电平，直到C11放电完毕，Q3和Q2又变为截止状况，DET1康复高电平。因而，断电发生时，DET1会发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 主操控器和电源切换操控电路规划
主操控器MCU挑选宏晶科技的STC15F100单片机，它内部集成复位电路和R/C时钟电路，设定内部作业时钟频率为22.1184 MHz,其外围电路简略，抗搅扰性强，合适低成本工业现场运用。
MCU和电源切换操控原理图如图7所示。MCU检测到断电信号DET1后，当即输出SW1为高电平，Q1导通，M2导通，切换到给PC持续供电，确保PC与MCU正常作业。D1和D2的作用是防止电源反串搅扰。在规划上，电源端因为有滤波%&&&&&%，从12 V降到PC最低作业电压8 V需求5 ms以上，而MCU设定DET1引脚为中止功用引脚，DET1下降沿触发中止，MCU只需几百μs就可完结检测和切换动作。ON/OFF为PC的开关机操控信号，DETECT为PC的开机/关机状况信号。PC开机和关机时DETECT的状况有改变，比方挑选USB口的5 V信号作为DETECT,它在开机状况下是高电平，关机状况下是低电平。依据DETECT的状况改变，能够判别PC是否关机。
图7 MCU和电源切换操控原理图
2.4 软件规划
当体系供电正常时，PC由12VIN供电，可设置为上电主动开机;外部电源断掉时，MCU会检测到DET1的下跳变，进入中止，输出SW1为高电平，切换到电池供电。为防止电源动摇导致DET1发生的误触发，可结合DET2的状况判别电源是否现已断开，然后给出关机信号ON/OFF.PC完结当时处理后关机，其状况脚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，关闭体系。详细软件流程图如图8所示。
图8 MCU软件规划流程图
3 试验测验
图9~图11给出了断电测验波形。从图9能够看出，电源降到PC最低作业电压8 V的时刻超越5.67 ms,而检测(DET1)和切换(SW1)在断电后600 μs内就可完结;图10给出了ON/OFF和DETECT的时序，当MCU承认12VIN断开后，输出ON/OFF信号;图11中，当PC完结数据处理关机后，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，就完结了一次意外断电的维护进程。
图9 断电测验波形图1
图10 断电测验波形图2
图11 断电测验波形图3
结语
本文给出了断电维护电路，该电路规划灵敏、体积小、便利内嵌，大大进步了体系的稳定性，并在实践项目中获得了成功运用，取得了杰出的经济效益。
