CN107492944A - 双备份电源和蓄电池供电管理单元及实现方法 - Google Patents

双备份电源和蓄电池供电管理单元及实现方法 Download PDF

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罗群
马海永
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Abstract

本发明涉及一种双备份电源和蓄电池供电管理单元及实现方法，外部供电DC 13.8V，供电1和供电2及DC 12V蓄电池供电3输入到供电管理单元后一起向外部供电，实现供电1、供电2和供电3中至少有一个供电是正常时即可为外部设备供电，同时将3个供电输入经过电阻分压后分别连接到处理器芯片；温度传感器芯片对周围环境温度进行检测并传送给处理器芯片；电流检测芯片进行检测并将压差传送到处理器芯片，处理器芯片通过计算得到充电电流并调节PWM输出信号的占空比实现对DC 12V蓄电池供电3充电电流的监测和调整，有益效果是实现了双备份电源和蓄电池同时供电的功能，并能够对蓄电池进行充电管理、对各供电电源和工作环境温度进行实时监测和状态输出。

Description

双备份电源和蓄电池供电管理单元及实现方法
技术领域
本发明涉及一种电源供电管理单元，特别是涉及一种双备份电源和蓄电池供电管理单元及实现方法。
背景技术
目前我国铁路无线列调系统中通信设备一般将设备外部供电AC 220V或DC 110V通过设备内部电源单元转换为DC 13.8V 再为设备内部各单元进行供电，为提高设备供电可靠性，一些设备内部配置两个电源单元作为双备份电源设计，在单个电源单元出现故障时能够保证设备的正常工作；为保证在外部供电断电时通信设备仍具备一定的持续工作能力，一些设备还配备了蓄电池作为备用电源；若将双备份电源及蓄电池的供电输出直接连接到一起为设备其他单元进行供电，由于两个电源单元和蓄电池供电输出电压不可能达到完全一致，相互间会产生不良影响，同时蓄电池直接连接电源单元输出在蓄电池缺电时会导致充电电流过大，存在安全隐患；另外电源单元在工作时会产生较多的热量，导致设备内部温度升高，若设备外部环境散热条件较差易使设备在长时间工作时内部温度过高，存在安全隐患。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题，为了满足双备份电源和蓄电池同时为设备内部各单元进行供电，并保证蓄电池充电安全和设备安全，本发明提供一种双备份电源和蓄电池供电管理单元及实现方法。具体技术方案是：一种双备份电源和蓄电池供电管理单元，包括型号为LM22670-5.0的DC-DC电源芯片、型号为ATmega128的处理器芯片、型号为LM75的温度传感器芯片、型号为ADM4073T的电流检测芯片、型号为SS34的二极管、型号为2SC2712的三极管、型号为MTD20P06HDL的MOS管，其特征在于：所述二极管四个并联为一组，每组二极管的正极分别连接供电1、供电2和供电3的供电输入，负极汇接在一起向外部设备供电；供电1、供电2和供电3的供电输入经过电阻R分压后分别连接到处理器芯片的ADC引脚PF0、PF1和PF2；DC-DC电源芯片将汇接后的供电转换为DC 5V为供电管理单元内部器件供电；温度传感器芯片的IIC接口SCL和SDA引脚分别连接处理器芯片的PD0和PD1引脚；三接管发射极接地、基极接处理器芯片的PWM输出引脚PB6、集电极引脚与MOS管栅极引脚连接在一起并通过上拉电阻和MOS管的源极一起连接到汇接后的供电上，MOS管的漏极连接蓄电池供电引脚；蓄电池供电线上串联0.01Ω电阻，串联电阻的两端分别连接电流检测芯片的电压检测引脚RS+和RS-，电流检测芯片的压差输出引脚OUT连接处理器芯片的ADC引脚PF3；处理器芯片的UART0接口引脚RXD0和TXD0连接外部设备。
实现方法为，1、通过三组并联的二极管将双备份供电和蓄电池供电汇接到一起后向外部设备供电，实现供电1、供电2和供电3中至少有一个供电是正常时即可为外部设备供电；2、通过温度传感器芯片对周围环境温度进行检测；通过电流检测芯片检测和处理器芯片调节PWM输出信号的占空比实现对蓄电池充电电流的监测和调整；3、处理器芯片通过对ADC引脚电平进行检测实现对三个电源供电电压的监测，4、通过UART串口实现向外部设备输出状态信息。
本发明的有益效果是，实现了双备份电源和蓄电池同时供电的功能，并能够对蓄电池进行充电管理、对各供电电源和工作环境温度进行实时监测和状态输出，提高了设备的供电可靠性和设备使用的安全性。
附图说明
图1为本发明原理示意图；
图2为本发明电路示意图。
具体实施方式
为了更清楚的理解本发明，以下结合附图和实施例详细描述。
如图1、图2所示，一种双备份电源及蓄电池供电管理单元（以下简称供电管理单元），包括DC-DC电源芯片、处理器芯片、温度传感器芯片、电流检测芯片、二极管、三极管、MOS管；其中DC-DC电源芯片采用LM22670-5.0、处理器芯片采用ATmega128、温度传感器芯片采用LM75、电流检测芯片采用ADM4073T、二极管采用SS34、三极管采用2SC2712、MOS管采用MTD20P06HDL；二极管四个并联为一组，每组二极管的正极分别连接供电1、供电2和供电3，负极汇接在一起向外部设备供电，实现供电1、供电2和供电3中至少有一个供电是正常时即可为外部设备供电，且某一个或两个供电出现故障时不会对其他供电电源产生影响；供电1、供电2和供电3的供电输入经过电阻R分压后分别连接到处理器芯片的ADC引脚PF0、PF1和PF2，处理器芯片通过对ADC引脚进行电压检测实现对供电1、供电2和供电3的供电电压的监测；DC-DC电源芯片将汇接后的供电转换为DC 5V为供电管理单元内部器件供电；温度传感器芯片的IIC接口SCL和SDA引脚分别连接处理器芯片的PD0和PD1引脚，温度传感器芯片对供电管理单元环境温度进行检测，并将温度信息通过IIC接口传送到处理器芯片；三接管发射极接地，基极接处理器芯片的PWM输出引脚PB6，集电极引脚与MOS管栅极引脚连接在一起并通过上拉电阻和MOS管的源极一起连接到汇接后的供电上，MOS管的漏极连接蓄电池供电引脚；蓄电池供电线上串联0.01Ω电阻，串联电阻的两端分别连接电流检测芯片的电压检测引脚RS+和RS-，电流检测芯片的压差输出引脚OUT连接处理器芯片的ADC引脚PF3；在供电1和供电2至少有一个正常供电时可通过三极管和MOS管组成的充电电路为供电3蓄电池进行充电；电流检测芯片可对蓄电池供电线上串联电阻两端的电压进行检测，并将压差输送到处理器芯片的ADC引脚PF3，处理器通过压差和所串联电阻值可计算出蓄电池充电电流，并通过调节处理器芯片PWM输出信号的占空比控制三极管的导通和关断从而调节MOS管导通的电流，从而实现对供电3蓄电池充电电流的监测和调整；处理器芯片的UART0接口引脚RXD0和TXD0连接外部设备，作为通信串口向外部设备输出供电1、供电2和供电3的供电电压情况及环境温度情况。

Claims (2)

1.一种双备份电源和蓄电池供电管理单元，包括型号为LM22670-5.0的DC-DC电源芯片、型号为ATmega128的处理器芯片、型号为LM75的温度传感器芯片、型号为ADM4073T的电流检测芯片、型号为SS34的二极管、型号为2SC2712的三极管、型号为MTD20P06HDL的MOS管，其特征在于：所述二极管四个并联为一组，每组二极管的正极分别连接供电1、供电2和供电3的供电输入，负极汇接在一起向外部设备供电；供电1、供电2和供电3的供电输入经过电阻R分压后分别连接到处理器芯片的ADC引脚PF0、PF1和PF2；DC-DC电源芯片将汇接后的供电转换为DC 5V为供电管理单元内部器件供电；温度传感器芯片的IIC接口SCL和SDA引脚分别连接处理器芯片的PD0和PD1引脚；三接管发射极接地、基极接处理器芯片的PWM输出引脚PB6、集电极引脚与MOS管栅极引脚连接在一起并通过上拉电阻和MOS管的源极一起连接到汇接后的供电上，MOS管的漏极连接蓄电池供电引脚；蓄电池供电线上串联0.01Ω电阻，串联电阻的两端分别连接电流检测芯片的电压检测引脚RS+和RS-，电流检测芯片的压差输出引脚OUT连接处理器芯片的ADC引脚PF3；处理器芯片的UART0接口引脚RXD0和TXD0连接外部设备。
2.如权利要求1所述的一种双备份电源和蓄电池供电管理单元的实现方法，其特征在于：实现方法为，
（1）、通过三组并联的二极管将双备份供电和蓄电池供电汇接到一起后向外部设备供电，实现供电1、供电2和供电3中至少有一个供电是正常时即可为外部设备供电；
（2）、通过温度传感器芯片对周围环境温度进行检测；
（3）、通过电流检测芯片检测和处理器芯片调节PWM输出信号的占空比实现对蓄电池充电电流的监测和调整；
（4）、处理器芯片通过对ADC引脚电平进行检测实现对三个电源供电电压的监测，通过UART串口实现向外部设备输出状态信息。
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