CN108711922A - 一种太阳能系统掉电保护模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能系统掉电保护模块，包括主电路、充放电控制电路、法拉电容、掉电检测触发电路、法拉电容效能提高电路、系统负载，在该系统中法拉电容被充电到额定值后并不被关闭，主供电与法拉电容一起通过法拉电容效能提高电路对系统进行供电，当系统掉电后法拉电容立即对系统供电，同时掉电检测触发电路发出掉电信号，系统进行数据的紧急处理；该系统供电切换不存在电压跌落现象，当电路有瞬态的电压波动时法拉电容还具有吸收滤波的功能，省去了供电切换开关电路，系统更为简单，效率更高，且法拉电容具有比功率大、存储能量高，可进行高效率快速充放电，寿命长，则进一步提升了系统的安全可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及仪器仪表保护技术领域，具体是一种太阳能系统掉电保护模块。
背景技术
智能仪器仪表运行的工业环境较为恶劣，电网的波动、感性负载的瞬态变化都严重干扰智能仪器仪表的正常供电和运行，特别是在医疗器械、生物电子、军工伺服系统等领域，关键数据的丢失，控制失步等都将造成严重的后果。现有的一些仪器仪表电源可靠性设计一般采用充电电池作为后备电源，存在着掉电保护时间过短、充电电流过大、使用寿命短、无法与通用小电流输出的单片机BUCK IC进行板级集成等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能系统掉电保护模块，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种太阳能系统掉电保护模块，包括主电路、充放电控制电路、法拉电容、掉电检测触发电路、法拉电容效能提高电路、系统负载，所述主电路经过电压检测后连接掉电检测触发电路，所述掉电检测触发电路输出掉电信号到系统负载，主电路连接法拉电容效能提高电路，用于法拉电容效能提高电路的供电，所述充放电控制电路连接法拉电容，用于法拉电容充放电过程中的有效电量、恒压、恒流及充电时间的控制，所述法拉电容连接法拉电容效能提高电路，并为其提供电量，所述法拉电容效能提高电路连接系统负载。
作为本发明进一步的方案：所述法拉电容采用额定电压为5.0V，电容为1.5F。
作为本发明进一步的方案：所述系统负载设置有信号输入、处理、输出器，用于系统对掉电信号的数据紧急处理。
作为本发明进一步的方案：所述充放电控制电路包括充电限流电路和恒流放电电路，所述充电限流电路由电容C1、法拉电容C2、电阻R1、MOS管Q1、稳压二极管D1、电阻R2连接组成，所述MOS管Q1两端并联一个普通二极管，所述恒流放电电路由三极管DS、稳压二极管D2、电阻R3、电阻R4、MOS管Q2连接组成，所述MOS管Q2采用是PNP型调整管，用于减少压降损失，所述三极管DS根据R4的压降控制输出的电流，所述电阻R3为MOS管Q2导通提供必要的电压。
作为本发明进一步的方案：所述掉电检测触发电路由DC-DC变换器、电子元件、系统信号处理装置连接组成，所述电子元件包括三极管Q3、三极管Q4、稳压二极管D3、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，所述三极管Q3、三极管Q4采用NPN型三极管，所述稳压二极管D3采用7.5 V稳压管。
作为本发明进一步的方案：所述法拉电容效能提高电路由法拉电容、电子器件、系统负载连接组成，所述电子器件包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电感L1、稳压二极管D4、电容C11、电容C12、MOS管Q5与Boost DC-DC变换器，所述电阻R10、R11的阻值可调节，用于调整电路输出电压。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在该系统中法拉电容被充电到额定值后并不被关闭，主供电与法拉电容一起通过法拉电容效能提高电路对系统进行供电，当系统掉电后法拉电容立即对系统供电，同时掉电检测触发电路发出掉电信号，系统进行数据的紧急处理；该系统供电切换不存在电压跌落现象，当电路有瞬态的电压波动时法拉电容还具有吸收滤波的功能，省去了供电切换开关电路，系统更为简单，效率更高，且法拉电容具有比功率大、存储能量高，可进行高效率快速充放电，寿命长，则进一步提升了系统的安全可靠性。
附图说明
图1为一种太阳能系统掉电保护模块结构框图；
图2为法拉电容充放电电路图；
图3为掉电检测触发电路图；
图4为法拉电容效能提高电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，一种太阳能系统掉电保护模块，包括主电路1、充放电控制电路2、法拉电容3、掉电检测触发电路4、法拉电容效能提高电路5、系统负载6，所述主电路1经过电压检测后连接掉电检测触发电路4，所述掉电检测触发电路4输出掉电信号到系统负载6，主电路1连接法拉电容效能提高电路5，用于法拉电容效能提高电路5的供电，所述充放电控制电路2连接法拉电容3，用于法拉电容充放电过程中的有效电量、恒压、恒流及充电时间的控制，所述法拉电容3连接法拉电容效能提高电路5，并为其提供电量，所述法拉电容效能提高电路5连接系统负载6，在该系统中法拉电容3被充电到额定值后并不被关闭，主供电1与法拉电容3一起通过法拉电容效能提高电路5对系统进行供电，当系统掉电后法拉电容3立即对系统供电，同时掉电检测触发电路4发出掉电信号，系统进行数据的紧急处理；该系统供电切换不存在电压跌落现象，当电路有瞬态的电压波动时法拉电容3还具有吸收滤波的功能，省去了供电切换开关电路，系统更为简单，效率更高。
所述法拉电容3采用额定电压为5.0V，电容为1.5F。
所述系统负载6设置有信号输入、处理、输出器，用于系统对掉电信号的数据紧急处理。
所述充放电控制电路2包括充电限流电路和恒流放电电路，所述充电限流电路由电容C1、法拉电容C2、电阻R1、MOS管Q1、稳压二极管D1、电阻R2连接组成，所述MOS管Q1两端并联一个普通二极管，在法拉电容3在稳定的5 V下充电过程中，电阻R1起主要限流作用，启动瞬间的电流最大，电阻R2减少启动电流，此时由于电容C1、电阻R1构成的延迟电路中MOS管Q1不导通，待电流减小后Q1打开，电流主要通过MOS管Q1对法拉电容充电，减少电阻上的额外损耗，且调节电容C1、电阻R1参数可以调整MOS管Q1的延迟开启时间，完成法拉电容3输入电流的限流，并进行快速充电；所述恒流放电电路由三极管DS、稳压二极管D2、电阻R3、电阻R4、MOS管Q2连接组成，所述MOS管Q2采用是PNP型调整管，用于减少压降损失，该电路通过三极管DS扩流可提供可靠的恒流源，所述三极管DS根据R4的压降控制输出的电流，所述电阻R3为MOS管Q2导通提供必要的电压。
所述掉电检测触发电路4由DC-DC变换器、电子元件、系统信号处理装置连接组成，简单可靠；所述电子元件包括三极管Q3、三极管Q4、稳压二极管D3、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，所述三极管Q3、三极管Q4采用NPN型三极管，所述稳压二极管D3采用7.5 V稳压管，当电压正常输入时，稳压二极管D3击穿，稳定在7.5 V，三极管Q3打开，三极管Q4关闭，触发信号为高电平，当输入电压低于7.5 V时，三极管Q3关闭，三极管Q4打开，触发信号变为低电平，触发系统信号处理器动作。
所述法拉电容效能提高电路5由法拉电容3、电子器件、系统负载6连接组成，所述电子器件包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电感L1、稳压二极管D4、电容C11、电容C12、MOS管Q5与Boost DC-DC变换器，该电路中采用低输入电压Boost DC-DC变换器，能在 2.1V输入电压的情况下正常输出5V电压，通过该电路，在法拉电容输出电压从4V下降到2.1V的过程中，负载电路都有稳定的5V输入，保证了进行掉电保护动作时负载电压的可靠性，调整电阻R10、R11的取值可以调整电路输出电压，同时MOS管Q5具有扩大电流作用，防止过大的负载电流损坏器件。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种太阳能系统掉电保护模块，其特征在于，包括主电路（1）、充放电控制电路（2）、法拉电容（3）、掉电检测触发电路（4）、法拉电容效能提高电路（5）、系统负载（6），所述主电路（1）经过电压检测后连接掉电检测触发电路（4），所述掉电检测触发电路（4）输出掉电信号到系统负载（6），主电路（1）连接法拉电容效能提高电路（5），用于法拉电容效能提高电路（5）的供电，所述充放电控制电路（2）连接法拉电容（3），用于法拉电容充放电过程中的有效电量、恒压、恒流及充电时间的控制，所述法拉电容（3）连接法拉电容效能提高电路（5），并为其提供电量，所述法拉电容效能提高电路（5）连接系统负载（6）。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能系统掉电保护模块，其特征在于，所述法拉电容（3）采用额定电压为5.0V，电容为1.5F。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能系统掉电保护模块，其特征在于，所述系统负载（6）设置有信号输入、处理、输出器，用于系统对掉电信号的数据紧急处理。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能系统掉电保护模块，其特征在于，所述充放电控制电路（2）包括充电限流电路和恒流放电电路，所述充电限流电路由电容C1、法拉电容C2、电阻R1、MOS管Q1、稳压二极管D1、电阻R2连接组成，所述MOS管Q1两端并联一个普通二极管，所述恒流放电电路由三极管DS、稳压二极管D2、电阻R3、电阻R4、MOS管Q2连接组成，所述MOS管Q2采用是PNP型调整管，用于减少压降损失，所述三极管DS根据R4的压降控制输出的电流，所述电阻R3为MOS管Q2导通提供必要的电压。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能系统掉电保护模块，其特征在于，所述掉电检测触发电路（4）由DC-DC变换器、电子元件、系统信号处理装置连接组成，所述电子元件包括三极管Q3、三极管Q4、稳压二极管D3、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，所述三极管Q3、三极管Q4采用NPN型三极管，所述稳压二极管D3采用7.5 V稳压管。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能系统掉电保护模块，其特征在于，所述法拉电容效能提高电路（5）由法拉电容（3）、电子器件、系统负载（6）连接组成，所述电子器件包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电感L1、稳压二极管D4、电容C11、电容C12、MOS管Q5与Boost DC-DC变换器，所述电阻R10、R11的阻值可调节，用于调整电路输出电压。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110687837A (zh) * | 2019-08-30 | 2020-01-14 | 浙江威星智能仪表股份有限公司 | 一种基于单片机的掉电检测电路 |
-
2018
- 2018-06-05 CN CN201810570585.9A patent/CN108711922A/zh not_active Withdrawn
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| CN110687837A (zh) * | 2019-08-30 | 2020-01-14 | 浙江威星智能仪表股份有限公司 | 一种基于单片机的掉电检测电路 |
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