英联电子电源监测IC在法拉电容掉电保护方案中的应用
基于法拉电容的智能仪器仪表掉电保护方案探讨
基于法拉电容的智能仪器仪表掉电保护方案探讨[摘要]：仪器仪表在工业设备发展中有重要作用，其不仅有自动控制、信号传播和数据处理功能，同时也有测量、检查和观察功能，其在工业生产中应用，在一定程度上能提高其效率。
然而在实际运行过程中其常会出现掉电问题，这就使得其不能更好发挥其作用，甚至影响企业生产顺利进行。
在这种情况下，就应该对影响其顺利进行因素进行分析，并将法拉电容和嵌入式系统融合在一起，以便为智能仪器仪表掉电保护提供有效依据。
[关键词]：法拉电容智能仪器仪表掉电保护方案中图分类号：tm934.25 文献标识码：tm 文章编号：1009-914x（2012）29- 0017 -01智能仪器仪表在使用过程中常会因电网波动而使电网数据丢失，以致于给系统造成重大损失。
法拉电容凭借其较大的功率、高速的充放电、充电寿命长及控制电路简单等特点与嵌入式操作系统结合在一起，为智能仪器仪表顺利运行，提供便捷的掉电保护方案。
如何在法拉电容基础上制定出智能仪器仪表掉电保护方案，已经成为相关部门值得思索的事情。
一、法拉电容概念及特点法拉电容也可称之为超级电容，双电层电容，其优势是体积小、容量大、电压记忆性好、可靠性高。
其余一般电池相比，不仅具有充电时间短、功率密度高、使用寿命长等特点，同时也具有耐低温、环境污染少等优势。
其一般在在现电路中使用，其能替代传统的电池作后备电池使用，其在使用过程中，不仅能提高电路寿命和可靠性，同时也能降低设备成本和维修成本，其在智能仪器仪表中使用也能避免其掉电，而给相关企业带来必要的经济损失。
二、对机遇法拉电容的智能仪器仪表掉电保护方案进行分析在仪器仪表使用过程中，常会出现突然掉电现象，一旦出现这些现象，会因不能及时保护重要数据而使其丢失。
出现这种现象与充电电池是有一定关系的。
一些保护操作在几秒或是几十秒就能完成，然而因充电电池容量小、可靠性低、功率低等原因而不能及时完成保存，而造成一定浪费。
法拉电容的成本和性能比一般电池要优越。
基于法拉电容的智能仪器仪表掉电保护方案
基于法拉电容的智能仪器仪表掉电保护方案
林茂疆; 鄢萍; 易润忠; 刘飞
【期刊名称】《《电源技术》》
【年(卷),期】2010(034)012
【摘要】针对智能仪器仪表高稳定性、高可靠性的需求和恶劣工业运行环境的矛盾,设计了一种基于法拉电容的掉电保护方案。
采用法拉电容作为后备电源在系统失电时为系统供电,并针对法拉电容快速充放电的特性,设计了相应的外围电路,并采用BOOST电路提高电容能效;软件完成触发信号检测、保存数据、关闭系统配合硬件有效的实现智能仪器仪表的掉电保护。
通过实验验证了方案,并得到成功的应用。
【总页数】4页(P1292-1295)
【作者】林茂疆; 鄢萍; 易润忠; 刘飞
【作者单位】重庆大学制造工程研究所重庆400030
【正文语种】中文
【中图分类】TM53
【相关文献】
1.基于超级电容的掉电报警系统 [J], 顾庆华
2.基于太阳能电池的多功能法拉电容充电装置设计 [J], 庞菲;董爱国
3.法拉电容在掉电保护中的应用 [J], 江健琦
4.基于电容放电特征的柔性直流配电网线路保护方案 [J], 周嘉阳;李凤婷;陈伟伟;
达塔娜;梁路明
5.基于太阳能电池的多功能法拉电容充电装置设计 [J], 庞菲;董爱国
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afe锂电池保护方案
afe锂电池保护方案随着科技的不断进步，锂电池作为一种高能量密度、轻量化、快速充放电的电源，广泛应用于电动车、无人机、移动设备等领域。
然而，锂电池的安全性问题一直是制约其发展的重要因素。
为了保障锂电池的安全性，AFE（Analog Front-End）锂电池保护方案应运而生。
AFE锂电池保护方案是一种用于监测和控制锂电池工作状态的集成电路解决方案。
它通过对电池电压、电流、温度等参数进行实时监测，实现对锂电池的保护和管理，从而提高锂电池的安全性和可靠性。
在锂电池保护方案中，AFE芯片扮演着核心的角色。
AFE芯片内置了高精度的模拟前端电路，可以准确地采集电池的电压、电流和温度等参数。
同时，AFE芯片还具有高速数据转换和处理能力，能够实时监测电池的工作状态，并通过与电池管理系统（BMS）的通信接口，将监测到的数据传输给BMS，从而实现对电池的保护和管理。
在实际应用中，AFE锂电池保护方案主要包括以下几个方面的功能：1. 电池电压监测和保护：AFE芯片可以实时监测电池的电压，并将其与预设的电压阈值进行比较。
当电池电压超过或低于阈值时，AFE芯片会触发保护机制，如切断电池与负载的连接，以避免过充或过放导致电池损坏或安全事故发生。
2. 电池电流监测和保护：AFE芯片可以实时监测电池的充放电电流，并根据预设的电流阈值进行比较。
当电流超过或低于阈值时，AFE 芯片会采取相应的措施，如切断电池与负载的连接或限制电流大小，以避免电池过载或过放，减少安全风险。
3. 温度监测和保护：AFE芯片可以实时监测电池的温度，并将其与设定的温度阈值进行比较。
当温度超过阈值时，AFE芯片会触发保护机制，如切断电池与负载的连接或限制电流大小，以防止电池过热引发安全事故。
4. 通信接口和故障诊断：AFE芯片通常还具有与BMS通信的接口，可以将监测到的电池数据传输给BMS，实现与BMS的协同工作。
同时，AFE芯片还可以实现对电池的故障诊断，如短路、过压、过流等故障的检测和报警，提前预警并采取相应的保护措施，保障电池的安全运行。
电磁锁法拉电容 -回复
电磁锁法拉电容-回复电磁锁和法拉电容是现代科技领域中的两个重要概念。
电磁锁是一种利用电磁原理制造的安全锁具，而法拉电容是一种能够在瞬间存储和释放大量电荷的电子元件。
本文将一步一步回答关于电磁锁和法拉电容的问题，并深入探讨它们的工作原理、应用以及未来的发展方向。
一、电磁锁简介电磁锁，顾名思义，是利用电磁作用原理来实现锁具开关的一种锁具。
它由一个线圈和一个磁体组成，当通过通电使线圈产生磁场时，磁体与线圈之间的吸引力会很大，将门锁住。
而当断电后，磁体会失去磁性，门就能够轻松打开。
电磁锁的安全性和易用性使其成为了商业建筑、住宅和汽车等领域中常见的一种门锁解决方案。
二、法拉电容简介法拉电容是一种具有高储能密度的电容器，它能够在瞬间存储和释放大量电荷。
与普通电容器相比，法拉电容拥有更高的比能量和更长的使用寿命。
这使得法拉电容在电力存储、能量回收、电动车辆和可穿戴设备等领域中有着广泛的应用。
三、电磁锁的工作原理1. 通电状态：当通电时，线圈内会产生磁场，磁场会与磁体产生相互作用，形成吸引力，将门牢固锁住。
2. 断电状态：当电流切断，线圈不再产生磁场，磁体失去吸引力，门可以自由地打开。
四、法拉电容的工作原理1. 存储电荷：通过应用电压使法拉电容器两个电极间形成电场，在电场中可以储存大量电荷。
2. 快速释放电荷：当需要释放储存的电荷时，法拉电容可以迅速地将储存的电能输出。
五、电磁锁与法拉电容的应用1. 电磁锁应用：电磁锁广泛应用于商业建筑、住宅、酒店和汽车等场所，提供高安全性的门锁解决方案。
2. 法拉电容应用：法拉电容在电力储存、能量回收、电动车辆、飞行器和可穿戴设备等领域具有广泛的应用前景。
六、电磁锁与法拉电容的未来发展1. 电磁锁发展：随着科技的进步，电磁锁将越来越智能化和安全化，例如通过无线通讯和生物识别技术来提高安全性。
2. 法拉电容发展：法拉电容作为一种高效能量储存解决方案将得到广泛应用，例如在电动车辆和可再生能源系统中的使用，将带来更高的能源效率和环境友好性。
工控机掉电保护功能设计2
工控机掉电保护功能设计1．那些情况需要用到掉电保护功能在大多数工控应用中，由于各种复杂的环境因素，使工控设备不可避免的会面临供电突然断掉的情况。
为了可以保证系统运行状态确定性以及记录数据完整性，当系统供电恢复后，现场数据可以及时恢复，避免应用系统产生混乱。
为了保证保存数据的实时性，现场数据的存储频率还会非常高，因此还要求数据保存的速度应足够快，从而不影响应用程序的正常运行。
对目前的非易失性存储器，NandFlash、NorFlash、EEPROM，有一定的擦写寿命限制，而且写入速度也不高，不利于现场数据实时保存。
但是成本较低。
对于一些成本较高的非易失性存储器，例如铁电存储器，不利于降低产品的成本；而且容量也不大。
对目前的易失性存储器如DDR，数据写入和读取速度都非常的高，不过掉电后，数据将会全部掉失。
如果使用一个后备电池的话，使得DDR一直通电，数据就不会掉失。
但是电池有充电和放电时间，使用寿命的限制。
也不利于产品的维护和降低成本。
因此本文提出一种“NandFlash + DDR + 法拉电容（又叫超级电容）”的低成本，高可靠性的解决方案。
NandFlash（SLC）具有擦除次数高，达10万次，数据存储时间长，成本低等特点，被大多数嵌入式工控机所使用。
2．实现的原理如果能预知掉电的发生，并能够利用超级电容继续为最小系统供电2秒钟。
侧可以在有外电时把实时性比较高的数据保存在内存DDR里。
获得掉电发生时，在超级电容供电的2秒钟里，把内存的一些重要的数据和现场运行状态数据打包成文件保存到NandFlash存储器。
以保证工控设备在供电回复后能继续正常运行。
基于这个原理广州市微嵌计算机科技有限公司生产的8寸WINCE工业平板电脑（WLT_TFT8060_080）已经实现了这个掉电保护功能。
只需要在购买时选配这个掉电保护模块就可以了。
3．硬件说明上图中的+5V为外部供电电源，+3.3V给CPU、NandFlash和DDRII 供电，C3为超级电容（法拉电容）。
法拉电容应急电源
法拉电容应急电源法拉电容应急电源是一种利用超级电容器（也称为法拉电容）作为能量存储介质的应急电源解决方案。
超级电容器是一种电化学储能器件，其储能机制与传统的电池不同。
它们通过物理方式存储能量，即在电极和电解液之间的界面上积累电荷。
超级电容器具有以下特点：1. 高功率密度：超级电容器能够在很短的时间内释放大量电能，非常适合作为应急启动电源使用。
2. 快速充放电：超级电容器可以在几秒到几分钟内完成充放电过程，这对于应急启动电源来说是一个重要优势。
3. 长循环寿命：超级电容器可以承受数十万次的充放电循环，远超过传统电池的寿命。
4. 宽温度工作范围：超级电容器能够在极端的低温或高温条件下正常工作，这使得它们适用于各种恶劣环境。
5. 低维护需求：由于超级电容器的结构简单，它们通常不需要像传统电池那样频繁的维护和更换。
法拉电容应急电源通常用于汽车启动，尤其是在电池电量不足或电池故障的情况下。
它们可以直接连接到汽车的电气系统，并在需要时为启动引擎提供必要的电力。
此外，这种应急电源还可以为车载电子设备提供临时电力。
在设计和制造法拉电容应急电源时，工程师需要考虑以下因素：- 超级电容器的容量和额定电压，以确保它们能够提供足够的启动电流和工作电压。
- 电源管理系统，包括充电控制和放电管理，以保护超级电容器并延长其使用寿命。
- 接口和连接器的设计，以确保它们能够与汽车的电气系统兼容并安全连接。
- 尺寸和重量，以便应急电源可以容易地安装在汽车内部，同时不影响车辆的性能和舒适性。
- 安全特性，如过充保护、过放保护和短路保护，以防止意外事故和损坏设备。
综上所述，法拉电容应急电源是一种高效、可靠且维护成本低的电源解决方案，特别适合用作汽车应急启动电源。
然而，它们的成本通常高于传统铅酸电池，因此在选择时需要权衡性能和成本。
电源监测IC在法拉电容掉电保护方案中的应用
英联电子电源监测IC在法拉电容掉电保护方案中的应用摘要：随着智能化仪器仪表的普及，数据存储对用户的重要性越来越强，确保系统在掉电时对数据的保存日益成为用户比较关注的问题，本文介绍一种利用电源检测IC和法拉电容组合方式实现的系统掉电保护方案，该方案对于提高智能仪表稳定性和可靠性，以及应对复杂运行环境有较大帮助。
1关于法拉电容法拉电容又称“超级电容”，是一种介于电池和普通电容之间的无源储能元件，既有电容的大电流快速充放电特性，又有电池的储能特性，可反复充放电数十万次。
相对于备用电池，法拉电容优势比较明显，首先是法拉电容可根据需求被充电至任意电位，并可以完全释放；其次是可以快速充电；最后是支持循环充放电数十万次，大大超过电池寿命。
基于法拉电容的特殊优势，在越来越多的系统设计中被用作后备电容来替代电池，作为掉电保护的一种手段。
随着目前智能仪表的发展，掉电保护的需求也越来越多。
2掉电保护方案设计在一般的测量系统中，都会要求系统内部的数据存储有确保掉电时数据不丢失的功能，以便再重新上电时能够完好保存数据，保障系统稳定可靠工作以及避免掉电造成的信息流失。
常用的掉电方式一般分为三种：一、利用不间断电源供电，该办法成本高体积大，不适合小型系统；二、采用E2PROM保存数据，受限于数据读写次数，应用较少；三、采用备份电池，在系统掉电后完成数据存储动作。
本文主要介绍利用法拉电容来实现的第三种掉电保护方案。
利用法拉电容实现掉电保护（见下图），主方案中主要有三部分组成：1）掉电监测电路（电源监测IC，UM809）；2）法拉电容效能提高电路；3）法拉电容充放电控制电路。
对于法拉电容的掉电保护应用，目前有两种实现方式，见下图一和图二。
图一离线式掉电保护图二在线式掉电保护掉电保护原理图一所示电路，当法拉电容被充电到额定值之后，有控制电路切断充电通道，此时法拉电容作为后备电源不参与系统正常工作。
当系统掉电或处于欠压状态时（该状态由电源监测IC监控，并发出掉电信号给MCU），供电通道被切换至法拉电容一端，通过效能提高电路（通常是BOOST电路）来实现对系统的供电，完成保护操作。
电源监测IC在法拉电容掉电保护方案
英联电子电源监测IC在法拉电容掉电保护方案中的应用摘要：随着智能化仪器仪表的普及，数据存储对用户的重要性越来越强，确保系统在掉电时对数据的保存日益成为用户比较关注的问题，本文介绍一种利用电源检测IC和法拉电容组合方式实现的系统掉电保护方案，该方案对于提高智能仪表稳定性和可靠性，以及应对复杂运行环境有较大帮助。
1关于xx电容法拉电容又称“超级电容”，是一种介于电池和普通电容之间的无源储能元件，既有电容的大电流快速充放电特性，又有电池的储能特性，可反复充放电数十万次。
相对于备用电池，法拉电容优势比较明显，首先是法拉电容可根据需求被充电至任意电位，并可以完全释放；其次是可以快速充电；最后是支持循环充放电数十万次，大大超过电池寿命。
基于法拉电容的特殊优势，在越来越多的系统设计中被用作后备电容来替代电池，作为掉电保护的一种手段。
随着目前智能仪表的发展，掉电保护的需求也越来越多。
2掉电保护方案设计在一般的测量系统中，都会要求系统内部的数据存储有确保掉电时数据不丢失的功能，以便再重新上电时能够完好保存数据，保障系统稳定可靠工作以及避免掉电造成的信息流失。
常用的掉电方式一般分为三种：一、利用不间断电源供电，该办法成本高体积大，不适合小型系统；二、采用EPROM保存数据，受限于数据读写次数，应用较少；三、采用备份电池，在系统掉电后完成数据存储动作。
本文主要介绍利用法拉电容来实现的第三种掉电保护方案。
利用法拉电容实现掉电保护（见下图），主方案中主要有三部分组成：1）掉电监测电路（电源监测IC，UM809）；2）法拉电容效能提高电路；3）法拉电容充放电控制电路。
对于法拉电容的掉电保护应用，目前有两种实现方式，见下图一和图二。
图一离线式掉电保护2图二在线式掉电保护掉电保护原理图一所示电路，当法拉电容被充电到额定值之后，有控制电路切断充电通道，此时法拉电容作为后备电源不参与系统正常工作。
当系统掉电或处于欠压状态时（该状态由电源监测IC监控，并发出掉电信号给MCU），供电通道被切换至法拉电容一端，通过效能提高电路（通常是BOOST电路）来实现对系统的供电，完成保护操作。
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件，既有电容的大电流快速充放电特性，又有电池的储能特性，可反复充放电数 十万次。
相对于备用电池，法拉电容优势比较明显，首先是法拉电容可根据需求被充 电至任意电位，并可以完全释放；其次是可以快速充电；最后是支持循环充放电 数十万次，大大超过电池寿命。
3 后记 鉴于掉电保护在系统设计中的日益重要性，目前在很多应用场合，尤其是新
型智能仪器仪表的设计中，法拉电容已经以自身的优势取代充电电池作为后备电 源，英联半导体的电源监测芯片 UM809 已经在多个领域有过实际应用，有效提 高系统供电设计的稳定性和可靠性。
利用法拉电容实现掉电保护（见下图），主方案中主要有三部分组成：1）掉 电监测电路（电源监测 IC，UM809）；2）法拉电容效能提高电路；3）法拉电容 充放电控制电路。
对于法拉电容的掉电保护应用，目前有两种实现方式，见下图一和图二。
图一离线式掉电保护
图二在线式掉电保护 掉电保护原理
图一所示电路，当法拉电容被充电到额定值之后，有控制电路切断充电通道， 此时法拉电容作为后备电源不参与系统正常工作。当系统掉电或处于欠压状态时 （该状态由电源监测 IC 监控，并发出掉电信号给 MCU），供电通道被切换至法 拉电容一端，通过效能提高电路（通常是 BOOST 电路）来实现对系统的供电， 完成保护操作。该方式的缺点是供电切换过程会引起电压不稳（有供电切换）， 容易引起意外系统断电。
基于法拉电容的特殊优势，在越来越多的系统设计中被用作后备电容来替代 电池，作为掉电保护的一种手段。随着目前智能仪表的发展，掉电保护的需求也 越来越多。
2 掉电保护方案设计 在一般的测量系统中，都会要求系统内部的数据存储有确保掉电时数据不丢
失的功能，以便再重新上电时能够完好保存数据，保障系统稳定可靠工作以及避 免掉电造成的信息流失。常用的掉电方式一般分为三种：一、利用不间断电源供 电，该办法成本高体积大，不适合小型系统；二、采用 E2PROM 保存数据，受限 于数据读写次数，应用较少；三、采用备份电池，在系统掉电后完成数据存储动 作。本文主要介绍利用法拉电容来实现的第三种掉电保护方案。
图二所示电路，在法拉电容充电到额定值之后，系统持续由主供电电路和法 拉电容同时供电。当系统掉电时（由监测 IC 监控状态），法拉电容保持对系统供 电状态，另外监测 IC 输出的掉电信号会要求 MCU 进行数据存储动作，完成保护 操作。该方式能保持系统供电稳定，但会降低系统的电源利用率和法拉电容使用 寿命。 关键电路 （1） 电压监测电路
支持宽工作电压：1.0v~10v 典型静态电流：3uA 电压降至 1.0v 时，保持正确的逻辑输出 无外部元件 3 脚小封装支持 SOT23 和 SC70 140ms 复位脉宽，Push‐Pull 输出 宽温度范围：‐40℃~10控制电路 因为法拉电容的内阻较小，充电时如果前端不做充电限流控制，极易引起交
大的冲击电流，损坏供电系统。所以在法拉电容掉电保护方案中，需要进行充电 限流和恒流放电电路作控制。 （3） 效能提高电路
能效提高电路主要是 BOOST 电路，用来确保法拉电容在放电过程电压持续 降低不对系统供电造成影响。 （4） 开关切换
切换电路主要功能是在系统掉电触发之后，由 MCU 控制供电方式由原有的 主供电系统切换至法拉电容，通常由一选二的 Power Switch 实现。
电压监测电路在整个掉电保护过程为核心部分，通过对主系统供电电源的电 压监测，一方面为法拉电容提供最低充电门限电压，另一方面给 MCU 发出掉电 信号，由 MCU 控制供电切换，数据保存或效能提高电路的开关。
上海英联电子低功耗电压监测产品 UM809（下图三），是一款超低功耗的电 源供电监控电路，广泛应用于微处理器的电源掉电预警，在供电电源电压下降到 低于预设的阈值电压时，该电路会发出一个复位信号，在电源电压上升至阈值电 压时，复位信号保持 140ms。UM809 主要特性：
英联电子电源监测 IC 在法拉电容掉电保护方案中的应用
上海英联电子科技有限公司 周伟 摘要：随着智能化仪器仪表的普及，数据存储对用户的重要性越来越强，确保系 统在掉电时对数据的保存日益成为用户比较关注的问题，本文介绍一种利用电源 检测 IC 和法拉电容组合方式实现的系统掉电保护方案，该方案对于提高智能仪 表稳定性和可靠性，以及应对复杂运行环境有较大帮助。