一种掉电报警电路及用电设备的制作方法

1.本实用新型涉及电路控制领域，具体而言，涉及一种掉电报警电路及用电设备。


背景技术：

2.现有的用于医疗器械的掉电报警方案大多采用的是使用超级电容或者锂离子电池作为供电，通过升压芯片、逻辑芯片等搭配电路，在系统供电失效时，能够触发报警系统。而目前这些方案一般存在以下问题：(1)电池充电需要采用专门的电池充电管理芯片；(2)电池需要进行电压转换后才能给后级供电；(3)成本普遍较高；(4)报警触发需要占用单片机资源。
3.因此，亟需一种纯硬件、低成本、简单可靠的掉电报警方案。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种掉电报警电路及用电设备，能够提供一种纯硬件、低成本、简单可靠的掉电报警方案，具体方案如下：
5.第一方面，本公开实施例提供了一种掉电报警电路，所述掉电报警电路包括三极管、充电电池、开关单元和报警单元；
6.所述三极管的集电极和报警单元的供电端均用于连接第一供电电源，所述三极管的发射极与所述充电电池的正极连接，所述充电电池的正极通过所述开关单元与所述报警单元的供电端电连接；
7.在所述第一供电电源供电时，所述三极管导通且所述开关单元截止，以使所述供电电源为所述充电电池和所述报警单元供电；
8.在所述第一供电电源掉电时，所述三极管截止且所述开关单元导通，所述充电电池为所述报警单元供电，所述报警单元报警。
9.根据本公开的一种具体实施方式，所述开关单元用于与第二供电电源连接，所述开关单元包括第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管和所述第二场效应管均为p沟道场效应管；
10.所述第一场效应管的漏极连接所述第二场效应管的漏极；
11.所述第一场效应管的源极与充电电池的正极连接，所述第二场效应管的源极与所述报警单元的供电端连接；
12.所述第一场效应管和所述第二场效应管的栅极均用于连接所述第二供电电源。
13.根据本公开的一种具体实施方式，所述报警单元包括微处理器、语音单元和喇叭；
14.所述第二场效应管的源极与所述微处理器的供电端连接，所述第二场效应管的源极还与所述语音单元的供电端连接；
15.所述微处理器的控制端与所述语音单元控制端连接；
16.所述语音单元的输出端与所述喇叭连接。
17.根据本公开的一种具体实施方式，所述语音单元还包括语音芯片和外挂缓存单
元；
18.所述语音芯片和所述外挂缓存单元的供电端均与所述第二场效应管的源极连接；
19.所述语音芯片通过串行外设接口与所述外挂缓存单元连接；
20.所述语音芯片的输出端与所述喇叭连接。
21.根据本公开的一种具体实施方式，所述电路还包括二极管；
22.所述二极管的正极用于连接所述第一供电电源；
23.所述二极管的负极用于连接所述报警单元的供电端。
24.根据本公开的一种具体实施方式，所述电路还包括第一电阻；
25.所述三极管的集电极用于通过所述第一电阻与所述第一供电电源连接。
26.根据本公开的一种具体实施方式，所述电路还包括调压支路，所述调压支路包括第二电阻和第三电阻；
27.所述三极管的基极用于通过第二电阻与所述第一供电电源连接；
28.所述三极管的基极还通过第三电阻接地。
29.根据本公开的一种具体实施方式，所述第二电阻和第三电阻均为可调电阻。
30.根据本公开的一种具体实施方式，所述电路还包括第四电阻；
31.所述第一场效应管的栅极和所述第二场效应管的栅极均通过所述第四电阻接地。
32.第二方面，本公开实施例还提供了一种用电设备，包括第一方面所述的掉电报警电路。
33.本实用新型提供的一种掉电报警电路及用电设备的有益效果是，在所述第一供电电源正常供电时，所述三极管导通且所述开关单元截止，以使所述供电电源为所述充电电池和所述报警单元供电。在所述第一供电电源异常掉电时，所述三极管截止且所述开关单元导通，所述充电电池为所述报警单元供电，所述报警单元报警。通过三极管、充电电池、开关单元和报警单元的连接，实现了通过简单的硬件电路实现对于医疗器械的掉电报警保护，且通过充电电池与供电电源的电压信号不同，实现了对于报警单元是否报警的控制，无需占用单片机资源。
附图说明
34.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
35.图1为本实用新型实施例提供的一种掉电报警电路的示意性的模块结构图；
36.图2为本实用新型实施例提供的一种掉电报警电路的示意性的电路连接图；
37.图3为本实用新型实施例提供的一种掉电报警电路的报警单元的示意性的电路连接图。
38.图标：掉电报警电路
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100；三极管
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110；充电电池
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120；开关单元
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130；报警单元
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140；
39.微处理器
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141；语音芯片
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142；外挂缓存单元
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143；喇叭
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144；
40.第一供电电源
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210；第二供电电源
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220。
具体实施方式
41.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
42.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
43.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
44.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
45.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
46.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
47.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
48.全球医疗器械产业增长迅速，正在成长为世界经济的支柱性产业。根据行业协会的测算，2009年全球医疗器械产品市场已达3500亿美元，并可保持7％以上的年增长率持续增长。与此同时，医疗器械产品的国际贸易额每年以25％的速度增长，销售利润率达15
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25％，产品附加值高，成为当今世界经济发展最快、贸易往来最为活跃的工业门类之一。
49.消费电子产品以及许多其他行业都越来越讲究产品的移动性，医疗器械制造商也不例外，这样的趋势提高了现场救助设备、监控设备和固定医疗设备的性能，进而推动了医疗保健行业的发展。不过除了便携性以外，还需要能够制造出可靠性高的器械，因为人们的生命往往命悬一线。如果便携式心脏监控仪或者输液泵由于电池耗尽而停止运作，终端用户及病人面临的问题则严重得多。病人的移动性也变得越来越重要。便携式医疗器械必须真正实现完全意义上的便携，为病人提供最佳服务。对更小型、更轻便的医疗器械的需求也因此显著增加，这大大激发了人们对更高能量密度、更小巧的医疗设备锂电池的兴趣。锂电池体积小、重量轻、能量高、循环寿命长、耐久性好、电压高及耐热性好的特点使其具有潜在的优势。
50.根据相关标准，输注泵在电源意外断开或者供电网失效时，必须触发一个可视听报警信号，且时间至少需要持续3分钟。因此在这个过程中，需要提供一个稳定的供电源以及一套简单实用的报警触发控制电路。当然，本实施例所提供的掉电报警电路不仅应用于医疗器械，还可以应用于有其他掉电报警需求的用电设备内。
51.请参阅图1，本实施例提供了一种掉电报警电路100，如图1所示，所述掉电报警电路100包括三极管110、充电电池120、开关单元130和报警单元140；
52.所述三极管110的集电极和报警单元140的供电端均用于连接第一供电电源210，所述三极管110的发射极与所述充电电池120的正极连接，所述充电电池120的正极通过所述开关单元130与所述报警单元140的供电端电连接；
53.在所述第一供电电源210供电时，所述三极管110导通且所述开关单元130截止，以使所述供电电源为所述充电电池120和所述报警单元140供电；
54.在所述第一供电电源210掉电时，所述三极管110截止且所述开关单元130导通，所述充电电池120为所述报警单元140供电，所述报警单元140报警。
55.其中，如图2所示，所述充电电池120为电池j1，所述电池j1的正极连接三极管110的发射极。所述充电电池120可以为超级电容或锂电池，优选的，所述充电电池120为锂电池，所述三极管110即三极管q1。
56.所述第一供电电源210通过三极管110与所述电池j1连接，从而在第一供电电源210处于常电模式时，所述第一供电电源210通过所述三极管110给所述电池j1进行充电，所述第一供电电源210为vcc1。
57.根据本公开的一种具体实施方式，所述电路还包括第一电阻r1；
58.所述三极管110的集电极用于通过所述第一电阻r1与所述第一供电电源210连接。
59.其中，所述第一电阻r1可作为过流保护电阻，用于在所述第一供电电源210给电池充电时起过流保护作用。
60.具体的，所述电路还包括调压支路，所述调压支路包括第二电阻r2和第三电阻r3，其中，所述第二电阻r2和第三电阻r3均为可调电阻；
61.所述三极管110的基极用于通过第二电阻r2与所述第一供电电源210连接；
62.所述三极管110的基极还通过第三电阻r3接地。
63.通过调节所述第二电阻r2和第三电阻r3的大小，可以控制输入到电池的充电电压，配合所述三极管110做到过流和过压保护。
64.举例来说，电池最大充电电压与三极管110vbe电压需要保证为0.7v，vbe通过第二电阻r2和第三电阻r3分压到4.9v供电，vbe
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vbat≥0.7v，这样保证电池最大电压不超过4.2v限压，如果vbat超过4.2v，则三极管110vbe无法满足0.7v导通条件，则三极管110截止，实现电池过充保护。
65.具体的，所述电路还包括二极管d1；
66.所述二极管d1的正极用于连接所述第一供电电源210；
67.所述二极管d1的负极用于连接所述报警单元140的供电端。
68.所述第一供电电源210通过所述二极管d1与所述报警单元140连接，在第一供电电源210处于常电模式时，向所述报警单元140进行供电。且因为存在二极管d1，当所述第一供电电源掉电，由所述电池j1向所述报警单元140进行供电时，所述电流不会留向所述第一供
电电源210的支路，从而保证所述电池j1对于所述报警单元140的供电效果。
69.所述电池j1通过开关单元130与报警单元140的供电端连接，从而通过开关单元130，将对电池j1的充电电路与报警电路隔离开。也就是说，通过所述开关单元130，将电路的充电部分与报警部分的供电电路进行隔离，使得所述第一供电电源210在对电池j1进行充电，与所述第一供电电源210对报警单元140进行供电的动作是分开进行的，从而使得所述第一供电电源210在为所述报警单元140进行供电时不会反向再次为所述电池j1进行充电。
70.如图2所示，所述开关单元130用于与第二供电电源220连接，所述开关单元130包括第一场效应管mos1和第二场效应管mos2，所述第一场效应管mos1和所述第二场效应管mos2均为p沟道场效应管；
71.所述第一场效应管mos1的漏极连接所述第二场效应管mos2的漏极；
72.所述第一场效应管mos1的源极与充电电池120的正极连接，所述第二场效应管mos2的源极与所述报警单元140的供电端连接；
73.所述第一场效应管mos1和所述第二场效应管mos2的栅极均用于连接所述第二供电电源220。
74.当所述第二供电电源220向所述第一场效应管mos1的栅极和所述第二场效应管mos2的栅极提供电压时，所述第一场效应管mos1和所述第二场效应管mos2截止。当所述第一场效应管mos1的栅极和所述第二场效应管mos2的栅极接地时，所述第一场效应管mos1和所述第二场效应管mos2导通，所述第二供电电源220即vcc2。
75.在实际使用过程中，所述第一供电电源210和所述第二供电电源220均可以是为产品进行供电的电源，所述产品分为双处理器工作模式，所述第二供电电源220是保证主处理器保持休眠和工作的常电，所述第一供电电源210是具有控制开关的电源。
76.也就是说，在所述产品处于正常供电状态时，所述第一供电电源210和所述第二供电电源220均为常电，为所述电池和所述报警单元140进行供电。且所述第二供电电源220接入所述第一场效应管mos1的栅极和所述第二场效应管mos2的栅极，使得所述第一场效应管mos1和所述第二场效应管mos2处于截止状态，所述充电电池120的电流无法通过电路输入至所述报警单元140中。且所述第一供电电源210无法反向再次为所述充电电池120进行充电。
77.当所述产品处于正常断电状态时，所述第一供电电源210停止供电，所述第二供电电源220保持常电，从而使得所述第一场效应管mos1和所述第二场效应管mos2保持截止状态，不会造成因为存在负载而造成所述电池放电损耗。
78.当所述产品处于异常断电状态时，也就是当所述系统掉电时，所述第一供电电源210和所述第二供电电源220同时断电，所述第一场效应管mos1的栅极和所述第二场效应管mos2的栅极均通过所述第四电阻r4接地，从而使得所述第一场效应管mos1和所述第二场效应管mos2导通，所述报警单元140的供电端接收所述电池j1的充电信号，从而发出警报。
79.如图3所示，所述报警单元140包括微处理器141、语音单元和喇叭144；
80.所述第二场效应管mos2的源极与所述微处理器141的供电端连接，所述第二场效应管mos2的源极还与所述语音单元的供电端连接；
81.所述微处理器141的控制端与所述语音单元控制端连接；
82.所述语音单元的输出端与所述喇叭144连接。
83.当产品处于正常工作模式时，所述报警单元140的微处理器141接收所述第一供电电源210的供电信号，正常运行。
84.当产品处于掉电模式时，所述报警单元140的微处理器141接收所述充电电池120发出的供电信号，在保证所述微处理器141正常运行的同时，所述微处理器141根据接收的供电信号的差异，向所述语音单元发送报警地址指令。所述语音单元根据所述报警地址指令进行报警。
85.根据本公开的一种具体实施方式，所述语音单元还包括语音芯片142和外挂缓存单元143；
86.所述语音芯片142和所述外挂缓存单元143的供电端均与所述第二场效应管mos2的源极连接；
87.所述语音芯片142通过串行外设接口与所述外挂缓存单元143连接；
88.所述语音芯片142的输出端与所述喇叭144连接。
89.所述系统掉电后，所述第一供电电源210和所述第二供电电源220均不存在，电池j1通过所述开关单元130向所述报警单元140放电，分别对所述微处理器141、所述语音芯片142和所述外挂缓存单元143进行供电。所述语音芯片142在接收到所述微处理器141发送的报警地址指令后，所述语音芯片142通过spi串行外设接口与所述外挂缓存单元143进行通讯，从所述外挂缓存单元143中提取与所述报警地址指令相对应的报警语音文件。所述语音芯片142提取到对应的报警语音文件后，进行dac输出控制所述喇叭144播放报警内容，从而实现在产品出现掉电问题时的报警。
90.另外，本公开实施例还提供了一种用电设备，包括上述实施例所述的掉电报警电路100。
91.综上所述，本公开实施例提供了一种掉电报警电路100及用电设备，能够通过简单的三极管对电池充电进行过流和过压保护，可以替代电池充电管理芯片；在给电池充电的同时，因此场效应管的存在，可以保证电池完全与后级负载供电隔离；在正常电源关闭状态下，电池不会出现没有隔离而出现电流损耗，造成过放的不良后果；当系统掉电情况下，在无需单片机控制的条件下，可以通过纯硬件实现触发报警系统；因为电池过流过充过放已有保护，所以电池的耐用寿命将大大提高；该电路所使用的器件都是分立器件，在成本上较现有方案有较大优势，实现更简单，更稳定可靠，对电池保护更好的掉电报警。
92.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。