CN107749664B - 一种采集系统应急电源的设计电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采集系统应急电源的设计电路，包括以下几部分电路组成：防雷击保护电路、电磁干扰滤波器电路、整流滤波电路、反激式开关电源电路、降压电路、超级电容充电电路、升压输出电路；交流市电输入经反激式开关电源电路后输出两路的12V直流电，一路12V直流电供给采集系统正常使用，另一路12V直流电通过降压电路得到5.6V的直流电作为超级电容的充电电源，超级电容储存的电能通过升压输出电路得到12V直流电作为系统的应急电源。本发明的应急电源稳定可靠，储存能量大，持续输出时间长，带载能力能力强。

Description

一种采集系统应急电源的设计电路
技术领域
本发明涉及电力数据采集技术领域，更具体地说，本发明涉及一种采集系统应急电源的设计电路。
背景技术
随着社会的高速发展，通讯技术的发展和进步，许多重要设施对供电可靠性的要求也越来越高，一旦供电系统突然发生故障而中断供电，将会造成重大损失，而且相关的数据并没有做到存储和上报到主站，相关的停电事件也没有进行上报。因此相关的供电采集设备需要在停电的情况下，将相关的数据保存并上报主站，相关的事件上报主站，能对相关的信息进行记录和上报，促进电网对整个系统的管理和维护，努力提高电网的信息化程度和准确性。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种采集系统应急电源的设计电路，在供电系统突然发生故障而中断供电时能紧急切换电源，让采集终端能持续供电一段时间，将相关的数据存储并上报到主站，相关的停电事件进行上报。本发明利用超级电容进行蓄电，超级电容蓄电能够支持采集系统在没有供电的情况下稳定持续的工作一段时间，处理相关的数据和事件。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种采集系统应急电源的设计电路，其特征在于包括以下几部分电路组成：防雷击保护电路、电磁干扰滤波器电路、整流滤波电路、反激式开关电源电路、降压电路、超级电容充电电路、升压输出电路；交流市电接入所述防雷击保护电路的信号输入端，防雷击保护电路的信号输出端与电磁干扰滤波器电路的信号输入端连接，电磁干扰滤波器电路的信号输出端与整流滤波电路的信号输入端连接，整流滤波电路的信号输出端与反激式开关电源电路的信号输入端连接，反激式开关电源电路输出两路12V直流电，一路12V直流电直接给采集系统供电，另一路12V直流电接入降压电路的信号输入端，降压电路的信号输出端与超级电容充电电路的信号输入端连接，降压电路将12V直流电降压成5.6V电压作为超级电容充电电路的超级电容的充电电源，超级电容充电电路的信号输出端与升压输出电路的信号输入端连接，超级电容储存的电能通过升压输出电路得到12V直流电作为采集系统的应急电源。
所述的一种采集系统应急电源的设计电路，其特征在于：所述防雷击保护电路包括有保险丝、压敏电阻，交流市电接入保险丝，保险丝与压敏电阻串联连接。交流电压进入后依次通过保险丝、压敏电阻，当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压的时候，其阻值会降低，使高压能量消耗在压敏电阻上；当加在保险丝两端的电流超过保险丝的额定电流值时，保险丝会自动烧毁，保护后级的电路；达到极端情况下防雷击的目的。
所述的一种采集系统应急电源的设计电路，其特征在于：所述电磁干扰滤波器电路包括有由Y电容和共模电感组成的双π型滤波网络和热敏电阻。双π型滤波网络对输入电源的电磁噪声和杂波进行抑制，防止对电源干扰，同时也可以防止电源产生的高频杂波对电网进行干扰；热敏电阻能有效防止浪涌电流，达到抗磁抗干扰的目的。
所述的一种采集系统应急电源的设计电路，其特征在于：所述整流滤波电路采用电容桥。交流电压经过电磁干扰滤波器电路后进入电容桥进行整流，经过高耐压的电容将交流电整流成直流电。
所述的一种采集系统应急电源的设计电路，其特征在于：所述反激式开关电源电路包括有开关电源芯片8236T、TL431稳压源、光耦、变压器和由电阻、电容、二极管、电感组成的π型滤波网络。反激式开关电源电路采用双环路控制系统，通过开关电源芯片8236T的PWM迅速调整脉冲占空比，从而在每一个周期内对前一个周期的输出电压和低级线圈的充磁峰值电流进行有效调节，利用TL431稳压源和光耦组成的反馈环路从而达到输出电压稳定输出的目的；变压器次级输出经过由电阻、电容、二极管、电感组成的π型滤波网络对输出的电源进行处理，达到降噪滤波的作用，稳定的输出两路12V电源。
所述的一种采集系统应急电源的设计电路，其特征在于：所述降压电路采用降压芯片TPS54331。
所述的一种采集系统应急电源的设计电路，其特征在于：所述超级电容充电电路采用2个25F/2.7V超级电容串联的方式组成电源的储能部分，降压电路将12V直流电降压成5.6V电压作为超级电容的充电电源，开关频率为570HZ；采用TL431稳压源和电阻组成电源的稳压部分，使每一个超级电容的两端的电压稳定在2.7V左右，使超级电容稳定的充放电。
所述的一种采集系统应急电源的设计电路，其特征在于：所述升压输出电路采用升压芯片TPS61085PWR，该芯片具有2V到6V的宽电压输入，将超级电容里面储存的能量进行升压并输出12V/300mA的电压,维持采集系统供电5分钟。
在停电的条件下，作为系统电源的12V停止供电，应急电源瞬间启动作为系统的备用电源继续给系统供电，维持系统供电5分钟，使系统储存相关的数据，并上报相关的停电信息和相关的数据。
本发明至少包括以下有益效果：
1)本发明设计的应急电源运用在采集系统中可以在停电的情况下对相关的数据进行存储，并向主站上传相关的数据；
2)本发明设计的应急电源运用在采集系统中可以在停电的情况下对主站上报停电事件，方便主站对采集系统的管理；
3)本发明设计的应急电源运用在采集系统中可以在停电的情况下对数据的处理，保证了采集系统数据的完整性，弥补相关因为停电导致的数据缺失；
4)本发明设计的应急电源稳定可靠，储存能量大，持续输出时间长，带载能力能力强。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明的总体电路设计框图。
图2为本发明的电磁干扰滤波器电路和整流滤波电路电路图。
图3为本发明的降压电路的电路图。
图4为本发明的超级电容充电电路和升压输出电路的电路图。
图5为反激式开关电源电路电路图。
具体实施方式
如图1-5所示，一种采集系统应急电源的设计电路，包括以下几部分电路组成：防雷击保护电路1、电磁干扰滤波器电路2、整流滤波电路3、反激式开关电源电路4、降压电路5、超级电容充电电路6、升压输出电路7；交流市电接入所述防雷击保护电路1的信号输入端，防雷击保护电路1的信号输出端与电磁干扰滤波器电路2的信号输入端连接，电磁干扰滤波器电路2的信号输出端与整流滤波电路3的信号输入端连接，整流滤波电路3的信号输出端与反激式开关电源电路4的信号输入端连接，反激式开关电源电路4输出两路12V直流电，一路12V直流电直接给采集系统8供电，另一路12V直流电接入降压电路5的信号输入端，降压电路5的信号输出端与超级电容充电电路6的信号输入端连接，降压电路5将12V直流电降压成5.6V电压作为超级电容充电电路6的超级电容的充电电源，超级电容充电电路6的信号输出端与升压输出电路7的信号输入端连接，超级电容储存的电能通过升压输出电路7得到12V直流电作为采集系统8的应急电源。
防雷击保护电路1包括有保险丝、压敏电阻，交流市电接入保险丝，保险丝与压敏电阻串联连接。交流电压进入后依次通过保险丝、压敏电阻，当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压的时候，其阻值会降低，使高压能量消耗在压敏电阻上；当加在保险丝两端的电流超过保险丝的额定电流值时，保险丝会自动烧毁，保护后级的电路；达到极端情况下防雷击的目的。
电磁干扰滤波器电路2包括有由Y电容和共模电感组成的双π型滤波网络和热敏电阻。双π型滤波网络对输入电源的电磁噪声和杂波进行抑制，防止对电源干扰，同时也可以防止电源产生的高频杂波对电网进行干扰；热敏电阻能有效防止浪涌电流，达到抗磁抗干扰的目的。
整流滤波电路3采用电容桥。交流电压经过电磁干扰滤波器电路后进入电容桥进行整流，经过高耐压的电容将交流电整流成直流电。
反激式开关电源电路4包括有开关电源芯片8236T、TL431稳压源、光耦、变压器和由电阻、电容、二极管、电感组成的π型滤波网络。反激式开关电源电路采用双环路控制系统，通过开关电源芯片8236T的PWM迅速调整脉冲占空比，从而在每一个周期内对前一个周期的输出电压和低级线圈的充磁峰值电流进行有效调节，利用TL431稳压源和光耦组成的反馈环路从而达到输出电压稳定输出的目的；变压器次级输出经过由电阻、电容、二极管、电感组成的π型滤波网络对输出的电源进行处理，达到降噪滤波的作用，稳定的输出两路12V电源。
降压电路5采用降压芯片TPS54331。
超级电容充电电路6采用2个25F/2.7V超级电容串联的方式组成电源的储能部分，降压电路将12V直流电降压成5.6V电压作为超级电容的充电电源，开关频率为570HZ；采用TL431稳压源和电阻组成电源的稳压部分，使每一个超级电容的两端的电压稳定在2.7V左右，使超级电容稳定的充放电。
升压输出电路7采用升压芯片TPS61085PWR，该芯片具有2V到6V的宽电压输入，将超级电容里面储存的能量进行升压并输出12V/300mA的电压,维持采集系统8供电5分钟。
在停电的条件下，作为系统电源的12V停止供电，应急电源瞬间启动作为系统的备用电源继续给系统供电，维持系统供电5分钟，使系统储存相关的数据，并上报相关的停电信息和相关的数据。

Claims (4)

1.一种采集系统应急电源的设计电路，其特征在于包括以下几部分电路组成：防雷击保护电路、电磁干扰滤波器电路、整流滤波电路、反激式开关电源电路、降压电路、超级电容充电电路、升压输出电路；交流市电接入所述防雷击保护电路的信号输入端，防雷击保护电路的信号输出端与电磁干扰滤波器电路的信号输入端连接，电磁干扰滤波器电路的信号输出端与整流滤波电路的信号输入端连接，整流滤波电路的信号输出端与反激式开关电源电路的信号输入端连接，反激式开关电源电路输出两路12V直流电，一路12V直流电直接给采集系统供电，另一路12V直流电接入降压电路的信号输入端，降压电路的信号输出端与超级电容充电电路的信号输入端连接，降压电路将12V直流电降压成5.6V电压作为超级电容充电电路的超级电容的充电电源，超级电容充电电路的信号输出端与升压输出电路的信号输入端连接，超级电容储存的电能通过升压输出电路得到12V直流电作为采集系统的应急电源；所述降压电路采用降压芯片TPS54331；所述超级电容充电电路采用2个25F/2.7V超级电容串联的方式组成电源的储能部分，降压电路将12V直流电降压成5.6V电压作为超级电容的充电电源，开关频率为570HZ；采用TL431稳压源和电阻组成电源的稳压部分，使每一个超级电容的两端的电压稳定在2.7V左右，使超级电容稳定的充放电；所述升压输出电路采用升压芯片TPS61085PWR，该芯片具有2V到6V的宽电压输入，将超级电容里面储存的能量进行升压并输出12V/300mA的电压,维持采集系统供电5分钟；所述电磁干扰滤波器电路包括有由Y电容和共模电感组成的双π型滤波网络和热敏电阻。
2.根据权利要求1所述的一种采集系统应急电源的设计电路，其特征在于：所述防雷击保护电路包括有保险丝、压敏电阻，交流市电接入保险丝，保险丝与压敏电阻串联连接。
3.根据权利要求1所述的一种采集系统应急电源的设计电路，其特征在于：所述整流滤波电路采用电容桥。
4.根据权利要求1所述的一种采集系统应急电源的设计电路，其特征在于：所述反激式开关电源电路包括有开关电源芯片8236T、TL431稳压源、光耦、变压器和由电阻、电容、二极管、电感组成的π型滤波网络。
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