CN109638943A - 一种用于无线电监测设备的动态电源 - Google Patents

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邓又川
官超
莫舸舸
张笑语
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Abstract

本发明公开了一种用于无线电监测设备的动态电源，所述动态电源包括金属燃料电池；DC‑DC开关电源，其输入端耦接至所述金属燃料电池的输出端，其控制端耦接至所述无线电监测设备的通讯及主控电路的输出端，响应于使能控制信号导通；充电单元，其输入端耦接至所述DC‑DC开关电源的输出端；超级电容，其输入端耦接至所述充电单元的输出端；以及稳压单元，其输入端耦接至所述超级电容的输出端，其输出端耦接至所述无线电监测设备的输入端。在不影响设备监测能力条件下，在有限的设备体积里采用高能量密度的金属空气燃料电池来代替传统的锂电池，很大程度上增加系统的工作时间。

Description

一种用于无线电监测设备的动态电源
技术领域
本发明涉及无线电监测设备领域，尤其涉及一种用于无线电监测设备的动态电源。
背景技术
现有的大部分用于野外工作的无线电监测设备的供电以锂电池为主，由于设备的工作模式一般为连续时间全频段频谱扫描运行模式，功耗较大，同时锂电池的能量密度有限，野外工作的设备要求小型化和轻量化，因此整个设备的持续工作时间也大大受到影响。如果采用高能量密度的金属空气燃料电池(锌空气燃料电池、铝空气燃料电池-等)供电，与相同体积锂电池相比具有更大的能量，能够较大程度上增加设备持续工作时间，但是很多高能量密度金属空气燃料电池具有低功率输出特性和电压不稳定性，并不能直接用于现有的无线电监测设备。目前还没有低输出功率的高能量密度金属空气燃料电池应用于无线电监测设备的电源供给技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于无线电监测设备的动态电源，结合无线电监测设备的特殊应用模式所设定的动态电源供电模式，在不影响设备监测能力条件下，在有限的设备体积里采用高能量密度的金属空气燃料电池来代替传统的锂电池，很大程度上增加系统的工作时间。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于无线电监测设备的动态电源，其中所述无线电监测设备包括
通讯及主控电路，输出低功耗模式信号、常规工作模式信号、使能控制信号；
网络单元，其控制端耦接至所述通讯及主控电路的输出端，响应于低功耗模式信号或常规工作模式信号以切换工作状态；以及
射频接收单元，其控制端耦接至所述通讯及主控电路的输出端，响应于低功耗模式信号或常规工作模式信号以切换工作状态；
所述动态电源包括
金属燃料电池；
DC-DC开关电源，其输入端耦接至所述金属燃料电池的输出端，其控制端耦接至所述通讯及主控电路的输出端，响应于使能控制信号导通；
充电单元，其输入端耦接至所述DC-DC开关电源的输出端；
超级电容，其输入端耦接至所述充电单元的输出端；以及
稳压单元，其输入端耦接至所述超级电容的输出端，其输出端耦接至所述无线电监测设备的输入端。
金属空气燃料电池采用低功率输出，输出功率为P1，输出电压为V1，无线电监测设备额定输入电压为V2,功耗为P2，通常P1＜P2，V1＜V2。金属燃料电池首先输入到开关电源模块(DC-DC),开关电源模块(DC-DC)将电压从V1提高到符合超级电容的额定输入电压后输出到充电单元，充电单元采用恒流模式对超级电容进行储能，当储能周期完成后，超级电容通过稳压单元输出电压U2对设备硬件进行脉冲供电。无线电监测设备设定全频段感知范围20MHz到8GHz,一次扫描时间仅为20ms，每扫描一次完整频段后，设备将工作模式切换到低功耗待机模式，低功耗待机模式将设备耗电高的单元进行关闭，比如射频接收单元中的高耗能器件、网络通信单元等，仅有内部通信电路和总控电路工作，同时记录低功耗前的设备参数设置状态，在硬件设备处于低功耗待机模式时，超级电容进行储能，储能时间T后(T＝20ms×P2/P1)，总控电路重新启动处于低功耗模式下的硬件设备，响应低功耗前的工作状态。
本发明的有益效果：
结合无线电监测设备的特殊应用模式所设定的动态电源供电技术，在不影响设备监测能力条件下，在有限的设备体积里采用高能量密度的金属空气燃料电池来代替传统的锂电池，很大程度上增加系统的工作时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的电路原理示意图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便于对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好地理解。
下面将结合附图，对本发明实施例的技术方案进行描述。
实施例
如图1所示，一种用于无线电监测设备的动态电源，其中所述无线电监测设备包括通讯及主控电路，输出低功耗模式信号、常规工作模式信号、使能控制信号；网络单元，其控制端耦接至所述通讯及主控电路的输出端，响应于低功耗模式信号或常规工作模式信号以切换工作状态；以及射频接收单元，其控制端耦接至所述通讯及主控电路的输出端，响应于低功耗模式信号或常规工作模式信号以切换工作状态。
所述动态电源包括金属燃料电池；DC-DC开关电源，其输入端耦接至所述金属燃料电池的输出端，其控制端耦接至所述通讯及主控电路的输出端，响应于使能控制信号导通；充电单元，其输入端耦接至所述DC-DC开关电源的输出端；超级电容，其输入端耦接至所述充电单元的输出端；以及稳压单元，其输入端耦接至所述超级电容的输出端，其输出端耦接至所述无线电监测设备的输入端。
具体的工作原理如下，金属燃料电池采用低功率输出，输出功率为P1，输出电压为V1，无线电监测设备额定输入电压为V2,功耗为P2，通常P1＜P2，V1＜V2。金属燃料电池首先输入到DC-DC开关电源,DC-DC开关电源将电压从V1提高到符合超级电容的额定输入电压后输出到充电单元，充电单元采用恒流模式对超级电容进行储能，当储能周期完成后，超级电容通过稳压单元输出电压U2对无线电监测设备硬件进行脉冲供电。无线电监测设备设定全频段感知范围20MHz到8GHz,一次扫描时间仅为20ms，每扫描一次完整频段后，无线电监测设备将工作模式切换到低功耗待机模式，低功耗待机模式将无线电监测设备耗电高的单元进行关闭，比如射频接收单元中的高耗能器件、网络通信单元等，仅有内部通信电路和总控电路工作，同时记录低功耗前的设备参数设置状态，在无线电监测设备处于低功耗待机模式时，超级电容进行储能，储能时间T后(T＝20ms×P2/P1)，总控电路重新启动处于低功耗模式下的硬件设备，响应低功耗前的工作状态。
结合无线电监测设备的特殊应用模式所设定的动态电源供电技术，在不影响设备监测能力条件下，在有限的设备体积里采用高能量密度的金属空气燃料电池来代替传统的锂电池，很大程度上增加系统的工作时间。
优选地一个实施方式，金属燃料电池选择低功率输出的锌空气燃料电池，输出功率为0.5W放电，输出电压为2V至5V，无线电监测设备额定输入电压为12V,功耗为10W。金属燃料电池首先输入到DC-DC开关电源芯片LM2705,将电压稳定到15V后输入到由限流芯片LMP8646为核心的充电单元，采用恒流模式对超级电容进行储能，超级电容规格选择15V/6.8mF，当储能周期完成后，超级电容通过稳压单元LMR14020输出电压12V对无线电监测设备硬件进行脉冲供电。无线电监测设备设定全频段感知范围20MHz到8GHz,一次扫描时间仅为20ms，每扫描一次完整频段后，设备将工作模式切换到低功耗待机模式，低功耗待机模式将高耗能硬件进行关闭，如射频接收单元的放大器、网络通信单元等，仅有内部通信电路及总控电路工作，同时记录低功耗前的设备参数设置状态，在硬件设备处于低功耗待机模式时，超级电容再次进行储能，储能时间大约0.5s后重新启动低功耗待机模式下的硬件，响应低功耗前的工作状态。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (1)

1.一种用于无线电监测设备的动态电源，其中所述无线电监测设备包括
通讯及主控电路，输出低功耗模式信号、常规工作模式信号、使能控制信号；
网络单元，其控制端耦接至所述通讯及主控电路的输出端，响应于低功耗模式信号或常规工作模式信号以切换工作状态；以及
射频接收单元，其控制端耦接至所述通讯及主控电路的输出端，响应于低功耗模式信号或常规工作模式信号以切换工作状态；
其特征在于，所述动态电源包括
金属燃料电池；
DC-DC开关电源，其输入端耦接至所述金属燃料电池的输出端，其控制端耦接至所述通讯及主控电路的输出端，响应于使能控制信号导通；
充电单元，其输入端耦接至所述DC-DC开关电源的输出端；
超级电容，其输入端耦接至所述充电单元的输出端；以及
稳压单元，其输入端耦接至所述超级电容的输出端，其输出端耦接至所述无线电监测设备的输入端。
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