CN105515070B - 一种小功率电源供电的北斗rdss发射功放电源供电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了低电压电池或小功率电源供电的北斗RDSS发射功放电源供电方法，它包括以下步骤：打开电源开关给系统上电，系统电源电路为RDSS系统供电，电容充电电路为超级电容充电；当超级电容充满后，电容充电电路不再输出电流；当RDSS系统向发射电源电路发送发射控制信号时，发射电源电路使超级电容为发射功放提供电能；超级电容开始放电后，电容充电电路继续为超级电容充电，直到超级电容充满。本发明通过在发射功放系统中加入超级电容和电容充电电路，降低了发射功放对输入电源功率和电池容量的要求，延长了低电池电压供电情况下发射功放的待机时间，解决了小功率电源供电的发射功放发射不成功的问题。
Description
技术领域
本发明涉及发射功放电源领域，特别是涉及一种小功率电源供电的北斗RDSS发射功放电源供电方法。
背景技术
北斗定位系统RDSS可以发短信和有源定位，发短信和定位都是间歇性的发射，而且有频度的限制，最快频度是1次/秒，一次通信发射时间最长不超过250mS，一次定位发射时间不到100mS。发射时功放电源需要的功率较大，手持机的发射功放供电电压在5V时发射瞬间电流在3A以上，也就是说发射瞬间功放电源至少要提供15W的功率。
一般锂电池充满时电压为4.2V，常温放电放完时电压可以低至3V。电池充满后在低温-40℃时电压只是3V左右，而且低温下电池内阻也会增加。如果直接通过电池给功放供电，当电池电压为3V时再加上电源电路的效率问题，发射瞬间至少需要电池提供6A的电流，再加上电池内置而导致输出电压更低，所需电流更大。即使是常温环境下，电池电量还没有放完时，RDSS发射功放已经不能发射了，不能充分利用电池的有效容量，低温下情况更加糟糕。而且小容量电池根本就无法使RDSS发射功放发射成功。为了延长工作时间就需要增加电池容量。
当一个小功率电源给北斗RDSS发射功放供电，比如一个最大输出功率为10W的电源给北斗用户机供电，用户机根本无法发射成功。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供低电压电池或小功率电源供电的北斗RDSS发射功放电源供电方法，延长了低电池电压供电情况下北斗RDSS发射功放的待机时间，解决了小功率电源供电的北斗RDSS发射功放发射不成功的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种小功率电源供电的北斗RDSS发射功放电源供电方法，它包括以下步骤：
S1：打开电源开关给北斗RDSS发射功放上电，系统电源电路为RDSS系统供电，电容充电电路为超级电容充电；
S2：当超级电容充满后，电容充电电路不再输出电流，停止为超级电容充电；
S3：若RDSS系统没有向发射电源电路发送发射控制信号，发射电源电路处于停止状态；
S4：当RDSS系统向发射电源电路发送发射控制信号时，发射电源电路开始工作，使超级电容开始放电为发射功放提供电能；
S5：超级电容开始放电后，电容充电电路继续为超级电容充电，直到超级电容充满后，电容充电电路不再输出电流，停止为超级电容充电。
所述的电容充电电路为低静态功耗的电容充电电路。
步骤S2和步骤S5所述的电容充电电路不再输出电流后，电容充电电路处于低静态功耗状态。
本发明的有益效果是：本发明通过在北斗RDSS发射功放系统中加入超级电容和电容充电电路，降低了发射功放对输入电源功率的要求，降低了发射功放对电池容量的要求，本发明延长了低电池电压供电情况下北斗RDSS发射功放的待机时间，解决了小功率电源供电的北斗RDSS发射功放发射不成功的问题。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2为本发明系统框图；
图3为本发明电容充电电路电路图；
图4为本发明发射电源电路电路图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种小功率电源供电的北斗RDSS发射功放电源供电方法，它包括以下步骤：
S1：打开电源开关给北斗RDSS发射功放上电，系统电源电路为RDSS系统供电，电容充电电路为超级电容充电；
S2：当超级电容充满后，电容充电电路不再输出电流，停止为超级电容充电；
S3：若RDSS系统没有向发射电源电路发送发射控制信号，发射电源电路处于停止状态；
S4：当RDSS系统向发射电源电路发送发射控制信号时，发射电源电路开始工作，使超级电容开始放电为发射功放提供电能；
S5：超级电容开始放电后，电容充电电路继续为超级电容充电，直到超级电容充满后，电容充电电路不再输出电流，停止为超级电容充电。
所述的电容充电电路为低静态功耗的电容充电电路。
步骤S2和步骤S5所述的电容充电电路不再输出电流后，电容充电电路处于低静态功耗状态。
如图2所示，一种北斗RDSS发射功放系统框图，北斗RDSS发射功放包括电源开关、系统电源电路、电容充电电路、充电电容、发射电源电路、发射功放和RDSS系统，电源开关的输入与供电电源连接，电源开关的输出分别与系统电源电路和电容充电电路的输入连接，系统电源电路的输出与RDSS系统的电源输入连接，电容充电电路的输出与充电电容连接，充电电容还与发射电源电路的输入连接，发射电源电路的控制输入与RDSS系统的发射控制输出连接，发射电源电路的输出与发射功率连接。
所述的充电电容为超级电容。超级电容又名电化学电容器、双电层电容器或法拉电容，具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽等特点。
为北斗RDSS发射功放设备增加一个超级电容，超级电容充电完成后能支持北斗RDSS发射功放完成一次发射，比如增加一个5F/5.5V的超级电容，电容充电电压为5V，发射功放发射瞬间完全由超级电容供电。在超级电容前端设计一个低静态功耗的一个电容充电电路给超级电容充电，充电电流可以根据电池容量或外电供电能提供的最大功率决定。
所述的电容充电电路由充电控制芯片及其外围电路组成，充电控制芯片的电源输入端Vin与外部电源端子连接，充电控制芯片的电源输出端Vout与充电电容连接，电源输出端Vout经电阻R1、电阻R2组成的分压电路分压后与充电控制芯片的负反馈端FB连接，充电控制芯片的电源输入端Vin和电源输出端Vout分别与滤波电容Cin、Cout连接。
如图3所示，低静态功耗电容充电电路原理图。
该电容充电电路包括U1芯片、电感L1、电阻R1、R2、R3、R4和电容C1、C2、C3，电容充电电路的电源输入与U1芯片的电源输入Vin端、调试MODE端和开关SHDN端连接，电容充电电路的电源输入还通过电容C2与地对接，U1芯片的PROG端通过电阻R3与地对接，调节R3的阻值可以调节电容最大充电电流，U1芯片的SGNG端、PGND端与地对接，U1芯片的的Vc端通过并联的电阻R4和电容C3与地对接，U1芯片的第一开关端SW1通过电感L1与第二转换端SW2连接，U1芯片的电源输出Vout端与超级电容连接，U1芯片的电源输出Vout端通过串联的电阻R1和电阻R2与地对接，U1芯片的电源输出Vout端还通过电容C1与地对接，U1芯片的反馈FB端与电阻R1和电阻R2的中点连接。
所述的U1芯片包括Linear公司的LTC3127芯片等。
该电容充电电路中，输入电压为1.8V～5.5V，输出电压为5V。U1芯片的MODE端接到电源输入端，电容充电电路进入BurstMode省电模式，在BurstMode模式下，电容充电电路的静态功耗非常低，延长了待机时间，使典型静态输入电流低至为35uA，输出端VOUT直接接到超级电容上，分压电阻R1与R2应选取较大的阻值，这样可以减小静态功耗。
所述的发射电源电路包括电源管理芯片、控制模块及其外围电路组成。控制模块的控制输入与RDSS系统的控制输出连接，接收RDSS系统的控制信号。控制模块的控制输出与电源管理芯片的控制端即工作使能端连接，控制电源管理芯片的工作状态。电源管理芯片的电源输入端Vin与充电电容的输出连接，电源管理芯片的电源输出端Vout与发射功放的电源输入端连接。
如图4所示，发射电源电路原理图。
所述的发射电源电路包括U2芯片、开关三极管Q1和电阻R1，所述的电阻R1的一端与超级电容的输入连接，另一端分别与U2芯片的工作使能端和开关三极管Q1的集电极连接，U2芯片的电源输入端也与超级电容直接连接，U2芯片的输出端与发射功放连接，开关三极管Q1的基极通过一个电阻与RDSS系统的控制端连接，开关三极管Q1的发射极与地对接。
所述的U2芯片包括TI公司的TPS43000芯片等。
该发射电源电路中，U2芯片的输入电压范围为2V～6V，输入电压VIN直接接到超级电容上。U2芯片的SYNC/SD端为工作使能脚，高电平时U2芯片停止工作，低电平时U2芯片开始工作。U2芯片的SYNC/SD端与开关三极管Q1连接，通过开关三极管Q1来控制U2芯片的工作状态，
RDSS系统发射控制信号TX_FLAG到开关三极管Q1的基极，当控制信号TX_FLAG是有效的高电平，开关三极管Q1的发射极和集电极导通，U2芯片的SYNC/SD端为低电平，U2芯片开始工作，超级电容通过发射电源电路为发射功放供电。
当RDSS系统没有向发射电源电路发射控制信号时，即控制信号TX_FLAG是有效的低电平时，开关三极管Q1的发射极和集电极截止，电流通过电阻R1流入U2芯片的SYNC/SD端，即U2芯片的SYNC/SD端收到高电平，U2芯片停止工作。
在北斗用户机上电后就立即给超级电容充电，当超级电容充电完成后充电电路就处于无输出电流的低静态功耗状态，这使整机功率增加的非常小，对北斗用户机待机功率来说可以忽略不计。北斗RDSS发射功放发射时功放电源完全由超级电容提供，不受输入电源功率的影响。当发射完成后超级电容充电电路立即给超级电容充电直到充电完成。
在北斗RDSS发射功放系统开机运行过程中，北斗RDSS发射功放整机功率等于系统正常运行功率与电容充电电路的输入功率之和。
由于电容充电电路的充电电流限制，电容充电电路对超级电容充电时输入的最大功率远小于系统发射瞬间所需要的功率，系统正常运行功率也是远远小于系统发射瞬间所需要的功率。所以系统发射时的功率远小于没有超级电容情况下系统发生的功率。
北斗RDSS发射功放系统中加入超级电容和电容充电电路，在使用小功率电源供电时，通过电容充电电路为超级电容充电，以达到发射功放的发射要求。
本发明通过加入超级电容和电容充电电路，降低了发射功放对输入电源功率的要求，也降低了发射功放对电池容量的要求，延长了低电压电池供电情况下北斗用户机的待机时间，解决了小功率电源供电的北斗RDSS发射功放发射不成功的问题。
Claims (4)
1.一种小功率电源供电的北斗RDSS发射功放电源供电方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1：打开电源开关给北斗RDSS发射功放上电，系统电源电路为RDSS系统供电，电容充电电路为超级电容充电；
S2：当超级电容充满后，电容充电电路不再输出电流，停止为超级电容充电；
S3：若RDSS系统没有向发射电源电路发送发射控制信号，发射电源电路处于停止状态；
S4：当RDSS系统向发射电源电路发送发射控制信号时，发射电源电路开始工作，使超级电容开始放电为发射功放提供电能；
S5：超级电容开始放电后，电容充电电路继续为超级电容充电，直到超级电容充满后，电容充电电路不再输出电流，停止为超级电容充电。
2.根据权利要求1所述的小功率电源供电的北斗RDSS发射功放电源供电方法，其特征在于：系统增加一个超级电容，北斗RDSS发射功耗电源输入电流完全由超级电容提供。
3.根据权利要求1所述的小功率电源供电的北斗RDSS发射功放电源供电方法，其特征在于：所述的电容充电电路为低静态功耗的电容充电电路。
4.根据权利要求1所述的小功率电源供电的北斗RDSS发射功放电源供电方法，其特征在于：步骤S2和步骤S5所述的电容充电电路不再输出电流后，电容充电电路处于低静态功耗状态。
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