CN111404263A - 智能电源管理系统 - Google Patents

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CN111404263A CN202010358469.8A CN202010358469A CN111404263A CN 111404263 A CN111404263 A CN 111404263A CN 202010358469 A CN202010358469 A CN 202010358469A CN 111404263 A CN111404263 A CN 111404263A
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唐菁蔚
张席伟
张继泽
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Chongqing Buhang Technology Co ltd
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Chongqing Buhang Technology Co ltd
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Abstract

本发明提供的一种智能电源管理系统，包括：市电供电模块，用于将市电转换成24V直流电并输出；充电管理电路，用于将24V直流电转换成备用蓄电池所需充电电压并提供给备用蓄电池进行充电，并向控制电路输出充电检测信号；供电切换电路，用于在市电断后切换为备用蓄电池供电或在备用蓄电池电压不足时切换至市电供电，且供电切换电路的输出端与电压控制电路的输入端连接；电压控制电路，用于对市电供电模块输出的直流电进行降压处理或者对备用蓄电池输出的直流电进行升压处理并输出12V直流电提供给负载；控制电路，用于获取充电检测信号以及电池电压信号并通过通信电路上传至监控主机，能够为智能控制设备提供稳定的直流电源。

Description

智能电源管理系统
技术领域
本发明涉及一种电源系统，尤其涉及一种智能电源管理系统。
背景技术
在智能控制系统中，需要为各控制电路提供直流电源，比如在门禁控制系统中，为了保证智能控制系统的高可靠性，往往需要向各控制电路保持不间断电源供应，在市电供电被切断(市电断电或者因为其他故障断电)，可以瞬间切换到备用电源进行供电。
现有的对于智能控制系统的电源管理设备中主要采用UPS来解决，如果采用成熟的成套的UPS设备来实现不间断电源价格往往比较高，而且无法跟设备融为一体，控制系统部署起来就比较占空间，比如在门禁控制中，现有的UPS设备则不能实现良好的布置，需要对门禁处的空间改造才能使用；当然，现有也有低成本的电源管理系统来实现智能控制系统的不间断供电，但是，现有的低成本的电源管理系统稳定性不足，不能向多用电设备提供功率稳定电源，而且现有的低成本的电源管理系统对于电池的管理不足，容易对电池造成损坏，进而造成整个电源管理系统的稳定性差。
因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。
发明内容
有鉴于此，本发明提供的一种智能电源管理系统，能够为门禁等空间有限智能控制设备提供稳定的直流电源，不需要额外的对布置空间改造，降低使用成本，而且能够对备用电池进行良好的管理，从而提升整个系统的稳定性，并且延长使用寿命，并且能够对供电转换过程进行实时监测，从而利于进行运维检修，方便使用。
本发明提供的一种智能电源管理系统，包括市电供电模块、备用蓄电池、控制电路、充电管理电路、供电切换电路、电压检测电路、电压控制电路以及通信电路；
所述市电供电模块，用于将市电转换成24V直流电并输出；
所述充电管理电路，用于将24V直流电转换成备用蓄电池所需充电电压并提供给备用蓄电池进行充电，并向控制电路输出充电检测信号；
所述供电切换电路，用于在市电断后切换为备用蓄电池供电或在备用蓄电池电压不足时切换至市电供电，且供电切换电路的输出端与电压控制电路的输入端连接；
所述电压控制电路，用于对市电供电模块输出的直流电进行降压处理或者对备用蓄电池输出的直流电进行升压处理并输出12V直流电提供给负载；
所述电压检测电路，用于检测备用蓄电池的电压并向控制电路输出电池电压信号；
所述控制电路，用于获取充电检测信号以及电池电压信号并通过通信电路上传至监控主机。
进一步，还包括温度控制模块；所述温度控制模块用于检测环境温度以及电源管理系统的温度信号并在温度超标时进行散热；
所述温度控制模块包括温度传感器、风扇以及风扇驱动电路；所述温度传感器为两个分别检测环境温度信号以及电源管理系统的温度信号并输出至控制电路；
所述风扇驱动电路，其控制输入端与控制电路连接，用于在环境温度或者电源管理系统的温度超标时，接收控制电路输出的控制信号控制风扇与供电电源之间的电路导通，进而控制风扇工作。
进一步，所述充电管理电路包括充电稳压电路以及充电控制电路；
所述充电稳压电路，用于将市电供电模块输出的直流电转换成14.1V直流电并输出至充电控制电路；
所述充电控制电路，用于侦测备用蓄电池电压，并在备用蓄电池电压小于或等于充电电压阈值时向备用蓄电池充电，并向控制电路输出充电检测信号。
进一步，所述电压控制电路包括控制芯片U4、电容C19、电容C20、电容C21、电容C23、电容C22、电容C24、电容C25、电容C26、电容C27、电容C28、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电感L3、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、NMOS管Q3、NMOS管Q4、NMOS管Q5、NMOS管Q6、以及指示灯LED3；
所述控制芯片U4为LTC3780EG；
电阻R19的一端与6V电源连接，电阻R19的另一端与指示灯LED3的正极连接，指示灯LED3的负极与控制芯片U4的1脚连接，控制芯片U4的2脚通过电容C19接地，控制芯片U4的5脚通过电容C20接地，控制芯片U4的5脚还与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端通过电容C21接地，控制芯片U4的7脚和9脚接地，电阻R23的一端连接于电压控制电路的输出端，电阻R23的另一端通过电阻R22接地，电阻R22和电阻R23的公共连接点与控制芯片U4的6脚连接，控制芯片U4的12脚接地，控制芯片U4的与二极管D7的负极连接，二极管D7的正极接6V电源，控制芯片U4的22脚通过电容C23与二极管D7的负极连接，控制芯片U4的21脚通过电容24接地，控制芯片U4的21脚和电容24的公共连接点与电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端作为电压控制电路的第一输入端与供电切换电路的输出端连接，控制芯片U4的20脚通过电容C25接地，控制芯片U4的19引脚通过电容C26接地，控制芯片U4的19引脚还接6V电源，控制芯片U4的15引脚通过电容C27与二极管D8的负极连接，二极管D8的正极接地，二极管D8的负极与控制芯片U4的13引脚连接；
所述NMOS管Q3的漏极作为电压控制电路的第二输入端与供电切换电路的输出端连接，NMOS管Q3的源极与NMOS管Q4的漏极连接，NMOS管Q5的漏极作为电压控制电路的输出端向用电设备供电，所述NMOS管Q5的源极与NMOS管Q6的漏极连接，NMOS管Q6和NMOS管Q4的源极均通过电阻R26接地，电阻R26与NMOS管Q5和NMOS管Q4的源极之间的公共连接点通过电阻R24与控制芯片U4的3脚连接，电阻R26和地之间的公共连接点通过电阻R25与控制芯片U4的4引脚连接，电容C22的两端分别连接于控制芯片U4的3引脚和4引脚之间；
NMOS管Q3的源极通过电感L3与NMOS管Q5的源极连接，电感L3与NMOS管Q3的源极之间的公共连接点与二极管D10的负极连接，二极管D10的正极连接于电阻R26与NMOS管Q5和NMOS管Q4的源极之间的公共连接点，电感L3和NMOS管Q5的源极之间的公共连接点与二极管D9的正极连接，二极管D9的负极连接于NMOS管Q5的漏极，NMOS管Q3的栅极与控制芯片U4的14引脚连接，NMOS管Q4的栅极与控制芯片U4的16引脚连接，NMOS管Q6的栅极与控制芯片U4的18引脚连接，NMOS管Q5的栅极与控制芯片U4的23引脚连接，NMOS管Q3和电感L3的公共连接点与控制芯片U4的15引脚连接，NMOS管Q5的源极与电感L3的公共连接点与控制芯片U4的22引脚连接。
进一步，所述供电切换电路包括控制芯片U6、PMOS管Q7、PMOS管Q8、PMOS管Q9、PMOS管Q10、电阻R27以及电容C29；
所述控制芯片U6为LTC4412ES6，控制芯片U6的1引脚通过电容C29接地，控制芯片U6和电容C29的公共连接点与备用蓄电池连接，PMOS管Q9和PMOS管Q10的源极均与备用蓄电池连接，PMOS管Q7和PMOS管Q8的源极均与市电供电模块的输出端连接，所述PMOS管Q7、PMOS管Q8、PMOS管Q9和PMOS管Q10的漏极均作为供电切换电路的输出端与电压控制电路的输入端连接；
所述控制芯片U6的2和3引脚接地，控制芯片U6的8引脚与PMOS管Q7和PMOS管Q8的栅极连接，控制芯片U6的9引脚与PMOS管Q9和PMOS管Q10的栅极连接，控制芯片U6的10引脚与供电切换电路的输出端连接，控制芯片U6的8引脚通过电阻R27与供电切换电路的输出端连接。
进一步，所述电压检测电路包括电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C18、PMOS管Q2以及三极管T1；
PMOS管Q2的源极通过电阻R13与三极管T1的集电极连接，PMOS管Q2的栅极通过电阻R14与三极管T1的集电极连接，PMOS管Q2的源极与备用蓄电池连接，PMOS管Q2的漏极通过电阻R15和电阻R17串联后接地，电阻R15和电阻R17之间的公共连接点通过电容C18接地，电阻R15和电阻R17之间的公共连接点作为电压检测电路的输出端与控制电路的检测输入端连接，三极管T1的基极与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与控制电路的控制输出端连接，电阻R16和控制电路的控制输出端之间的公共连接点通过电阻R18与三极管T1的发射极连接，三极管T1的发射极接地。
进一步，所述充电稳压电路包括二极管D1、二极管D2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5以及控制芯片U3；
所述二极管D1的正极与市电供电模块的输出端连接，二极管D1的负极与控制芯片U3的2脚连接，控制芯片U3的2脚通过电容C8接地，控制芯片U3的2脚通过电容C3接地，电容C3和控制芯片U3的2脚之间的公共连接点通过电阻R1和电阻R2串联后接地，电阻R1和电阻R2之间的公共连接点与控制芯片U3的7脚连接，控制芯片U3的1脚通过电容C5与电感L1的一端连接，电感L1的另一端通过电容C7接地，控制芯片U5的5脚通过电阻R3连接于电感L1和电容C7的公共连接点，，控制芯片U5的5脚通过电阻R4接地，电感L1和电容C7的公共连接点作为充电稳压电路的输出端，控制芯片U3的8脚通过电容C4接地，控制芯片U3的6脚通过电容C6和电阻R5串联后接地，控制芯片U3的3脚连接于电容C5和电感L1的公共连接点，电容C5和电感L1的公共连接点连接于二极管D2的负极，二极管D2的正极接地。
进一步，所述充电控制电路包括控制芯片U5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C14、电容C15、指示灯LED1、指示灯LED2、电容C16、电容C17、PMOS管Q1、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6以及电感L2；
电阻R8和电阻R9的一端均与充电稳压电路的输出端连接，电阻R8的另一端与指示灯LED1的正极连接，指示灯LED1的负极连接于控制芯片U5的4脚，电阻R9的另一端与指示灯LED2的正极连接，指示灯LED2的负极连接于控制芯片U5的3引脚，控制芯片U5的1引脚通过电容C14连接于充电稳压电路的输出端，控制芯片U5的2引脚接地，控制芯片U5的5引脚通过电阻R10和电容C15串联后接地；电阻R6的一端接5V电源，电阻R6的另一端与二极管D5的正极连接，二极管D5的负极连接于控制芯片U5的3脚，电阻R7的一端接5V电源，电阻R7的另一端连接于二极管D6的正极，二极管D6的负极连接于控制芯片U5的4脚，二极管D5的正极和二极管D6的正极作为充电检测端连接于控制电路；
PMOS管Q1的源极与充电稳压电路的输出端连接，PMOS管Q1的源极还与控制芯片U5的9脚连接，控制芯片U5的9脚通过电容C17接地，PMOS管Q1的漏极与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与二极管D4的负极连接，二极管D4的正极接地，二极管D3的负极通过电感L2与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端通过电容C16接地，电感L2和电阻R12的公共连接点与控制芯片U5的8脚连接，控制芯片U5的7脚连接于电阻R12和电容C16的公共练连接点，电阻R12和电容C16的公共练连接点通过电阻R11与控制芯片U5的6脚连接，控制芯片U5的10脚与PMOS管Q1的栅极连接。
进一步，所述风扇驱动电路包括电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、PMOS管Q11以及三极管T2；
PMOS管Q11的源极通过电阻R28与三极管T2的集电极连接，PMOS管Q11的栅极通过电阻R29与三极管T2的集电极连接，PMOS管Q11的源极与电压控制电路的输出端连接，PMOS管Q11的漏极与二极管D11的负极连接，二极管D11的正极接地，二极管D11的负极与PMOS管Q11的漏极之间的公共练连接点作为风扇驱动电路的输出端连接于风扇的电源端，三极管T2的基极与电阻R30的一端连接，电阻R30的另一端作为风扇驱动电路的控制端与控制电路的控制输出端连接，电阻R30和控制电路的控制输出端之间的公共连接点通过电阻R31与三极管T1的发射极连接，三极管T2的发射极接地。
进一步，所述通信电路为芯片MAX3232ESE+及其外围电路组成的RS232接口电路。
本发明的有益效果：通过本发明，能够为门禁等空间有限智能控制设备提供稳定的直流电源，不需要额外的对布置空间改造，降低使用成本，而且能够对备用电池进行良好的管理，从而提升整个系统的稳定性，并且延长使用寿命，并且能够对供电转换过程进行实时监测，从而利于进行运维检修，方便使用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构原理框图。
图2为本发明的控制电路原理图。
图3为本发明的充电稳压电路原理图。
图4为本发明的通信电路原理图。
图5为本发明的充电控制电路原理图。
图6为本发明的电压检测电路原理图。
图7为本发明的供电切换电路原理图。
图8为本发明的电压控制电路原理图。
图9为本发明的风扇驱动电路原理图。
图10为本发明的输出滤波电路原理图。
图11为本发明的输入滤波电路原理图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明：
本发明提供的一种智能电源管理系统，包括市电供电模块、备用蓄电池、控制电路、充电管理电路、供电切换电路、电压检测电路、电压控制电路以及通信电路；
所述市电供电模块，用于将市电转换成24V直流电并输出；
所述充电管理电路，用于将24V直流电转换成备用蓄电池所需充电电压并提供给备用蓄电池进行充电，并向控制电路输出充电检测信号；
所述供电切换电路，用于在市电断后切换为备用蓄电池供电或在备用蓄电池电压不足时切换至市电供电，且供电切换电路的输出端与电压控制电路的输入端连接；
所述电压控制电路，用于对市电供电模块输出的直流电进行降压处理或者对备用蓄电池输出的直流电进行升压处理并输出12V直流电提供给负载；
所述电压检测电路，用于检测备用蓄电池的电压并向控制电路输出电池电压信号；
所述控制电路，用于获取充电检测信号以及电池电压信号并通过通信电路上传至监控主机，其中，市电供电模块采用现有的电路构成，包括二极管组成的全桥整流电路、滤波电路以及稳压电路组成，这些电路采用现有的电路即可，用于将220V交流转换为24V直流输出，控制电路采用PIC16F1824-I/ML芯片，所述通信电路为芯片MAX3232ESE+及其外围电路组成的RS232接口电路，通过本发明，能够为门禁等空间有限智能控制设备提供稳定的直流电源，不需要额外的对布置空间改造，降低使用成本，而且能够对备用电池进行良好的管理，从而提升整个系统的稳定性，并且延长使用寿命，并且能够对供电转换过程进行实时监测，从而利于进行运维检修，方便使用。
本实施例中，还包括温度控制模块；所述温度控制模块用于检测环境温度以及电源管理系统的温度信号并在温度超标时进行散热；
所述温度控制模块包括温度传感器、风扇以及风扇驱动电路；所述温度传感器为两个分别检测环境温度信号以及电源管理系统的温度信号并输出至控制电路；
所述风扇驱动电路，其控制输入端与控制电路连接，用于在环境温度或者电源管理系统的温度超标时，接收控制电路输出的控制信号控制风扇与供电电源之间的电路导通，进而控制风扇工作，其中，温度传感器采用DS18B20温度传感器；其中：
所述风扇驱动电路包括电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、PMOS管Q11以及三极管T2；
PMOS管Q11的源极通过电阻R28与三极管T2的集电极连接，PMOS管Q11的栅极通过电阻R29与三极管T2的集电极连接，PMOS管Q11的源极与电压控制电路的输出端连接，PMOS管Q11的漏极与二极管D11的负极连接，二极管D11的正极接地，二极管D11的负极与PMOS管Q11的漏极之间的公共练连接点作为风扇驱动电路的输出端连接于风扇的电源端，三极管T2的基极与电阻R30的一端连接，电阻R30的另一端作为风扇驱动电路的控制端与控制电路的控制输出端连接，电阻R30和控制电路的控制输出端之间的公共连接点通过电阻R31与三极管T1的发射极连接，三极管T2的发射极接地，具体地，风扇驱动电路的控制输入端连接于控制电路10引脚，两个温度传感器的输出端分别连接于控制电路U1的1和2脚，控制电路接收到温度信号后，与设定的环境温度阈值以及电源系统的最高工作温度阈值进行比较，任一温度超过设定的阈值，则控制电路控制三极管T2导通，从而PMOS管Q11导通，风扇驱动电路向风扇的电源端供电，风扇开始工作。
本实施例中，所述充电管理电路包括充电稳压电路以及充电控制电路；
所述充电稳压电路，用于将市电供电模块输出的直流电转换成14.1V直流电并输出至充电控制电路；
所述充电控制电路，用于侦测备用蓄电池电压，并在备用蓄电池电压小于或等于充电电压阈值时向备用蓄电池充电，并向控制电路输出充电检测信号，通过上述结构，能够对蓄电池提供稳定的充电以及防止蓄电池过充，从而保证备用蓄电池的工作寿命。
本实施例中，所述电压控制电路包括控制芯片U4、电容C19、电容C20、电容C21、电容C23、电容C22、电容C24、电容C25、电容C26、电容C27、电容C28、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电感L3、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、NMOS管Q3、NMOS管Q4、NMOS管Q5、NMOS管Q6、以及指示灯LED3；
所述控制芯片U4为LTC3780EG；
电阻R19的一端与6V电源连接，电阻R19的另一端与指示灯LED3的正极连接，指示灯LED3的负极与控制芯片U4的1脚连接，控制芯片U4的2脚通过电容C19接地，控制芯片U4的5脚通过电容C20接地，控制芯片U4的5脚还与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端通过电容C21接地，控制芯片U4的7脚和9脚接地，电阻R23的一端连接于电压控制电路的输出端，电阻R23的另一端通过电阻R22接地，电阻R22和电阻R23的公共连接点与控制芯片U4的6脚连接，控制芯片U4的12脚接地，控制芯片U4的与二极管D7的负极连接，二极管D7的正极接6V电源，控制芯片U4的22脚通过电容C23与二极管D7的负极连接，控制芯片U4的21脚通过电容24接地，控制芯片U4的21脚和电容24的公共连接点与电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端作为电压控制电路的第一输入端与供电切换电路的输出端连接，控制芯片U4的20脚通过电容C25接地，控制芯片U4的19引脚通过电容C26接地，控制芯片U4的19引脚还接6V电源，控制芯片U4的15引脚通过电容C27与二极管D8的负极连接，二极管D8的正极接地，二极管D8的负极与控制芯片U4的13引脚连接；
所述NMOS管Q3的漏极作为电压控制电路的第二输入端与供电切换电路的输出端连接，NMOS管Q3的源极与NMOS管Q4的漏极连接，NMOS管Q5的漏极作为电压控制电路的输出端向用电设备供电，所述NMOS管Q5的源极与NMOS管Q6的漏极连接，NMOS管Q6和NMOS管Q4的源极均通过电阻R26接地，电阻R26与NMOS管Q5和NMOS管Q4的源极之间的公共连接点通过电阻R24与控制芯片U4的3脚连接，电阻R26和地之间的公共连接点通过电阻R25与控制芯片U4的4引脚连接，电容C22的两端分别连接于控制芯片U4的3引脚和4引脚之间；
NMOS管Q3的源极通过电感L3与NMOS管Q5的源极连接，电感L3与NMOS管Q3的源极之间的公共连接点与二极管D10的负极连接，二极管D10的正极连接于电阻R26与NMOS管Q5和NMOS管Q4的源极之间的公共连接点，电感L3和NMOS管Q5的源极之间的公共连接点与二极管D9的正极连接，二极管D9的负极连接于NMOS管Q5的漏极，NMOS管Q3的栅极与控制芯片U4的14引脚连接，NMOS管Q4的栅极与控制芯片U4的16引脚连接，NMOS管Q6的栅极与控制芯片U4的18引脚连接，NMOS管Q5的栅极与控制芯片U4的23引脚连接，NMOS管Q3和电感L3的公共连接点与控制芯片U4的15引脚连接，NMOS管Q5的源极与电感L3的公共连接点与控制芯片U4的22引脚连接，其中，电压控制电路用于输入的电压进行降压或者升压处理，从而输出稳定的12V直流电，其中控制芯片U4的21引脚用于对输入电压进行检测，而电阻R22和电阻R23用于对电压控制电路的输出电压进行检测，从而能够确保输出的12V直流电的稳定性，控制芯片U4通过控制NMOS管Q3-Q5所组成的桥式变压电路来进行升降压处理，具体地通过控制各NMOS管的占空比来实现，控制芯片U4的4引脚和3引脚用于对桥式变压电路的工作电流进行检测，从而确保输出电压的稳定性，为了确保控制的准确性，在电压控制电路中还设置有输入滤波电路和输出滤波电路，如图11和图10所示，电压控制电路通过输出滤波电路进行滤波处理后才输出稳定的12V直流电，供电切换电路输出的电压通过输入滤波电路滤波处理后供向电压控制电路。
本实施例中，所述供电切换电路包括控制芯片U6、PMOS管Q7、PMOS管Q8、PMOS管Q9、PMOS管Q10、电阻R27以及电容C29；
所述控制芯片U6为LTC4412ES6，控制芯片U6的1引脚通过电容C29接地，控制芯片U6和电容C29的公共连接点与备用蓄电池连接，PMOS管Q9和PMOS管Q10的源极均与备用蓄电池连接，PMOS管Q7和PMOS管Q8的源极均与市电供电模块的输出端连接，所述PMOS管Q7、PMOS管Q8、PMOS管Q9和PMOS管Q10的漏极均作为供电切换电路的输出端与电压控制电路的输入端连接；
所述控制芯片U6的2和3引脚接地，控制芯片U6的8引脚与PMOS管Q7和PMOS管Q8的栅极连接，控制芯片U6的9引脚与PMOS管Q9和PMOS管Q10的栅极连接，控制芯片U6的10引脚与供电切换电路的输出端连接，控制芯片U6的8引脚通过电阻R27与供电切换电路的输出端连接，在市电供电的通路以及备用蓄电池的供电通路上，均是通过两个PMOS管并联实现，从而实现良好的扩流作用，一方面保证供电切换电路的PMOS管的安全性，另一方面提高整个电路的带载能力，其中，控制芯片U6的1引脚用来检测备用蓄电池的电压，10引脚用来检测市电供电模块的输出，当市电供电时，控制芯片U6控制PMOS管Q7和PMOS管Q8导通，控制PMOS管Q9和PMOS管Q10截止，当市电断电后，10引脚无电压，此时，控制芯片U6控制PMOS管Q7和PMOS管Q8截止，而PMOS管Q9和PMOS管Q10导通，由备用蓄电池进行供电，10引脚的检测不被识别，控制芯片U6只识别1引脚检测的备用蓄电池的电压，当备用蓄电池的电压低于蓄电池的安全电压时，控制芯片U6控制PMOS管Q7和PMOS管Q8导通，而PMOS管Q9和PMOS管Q10截止，从而完成两路切换。
本实施例中，所述电压检测电路包括电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C18、PMOS管Q2以及三极管T1；
PMOS管Q2的源极通过电阻R13与三极管T1的集电极连接，PMOS管Q2的栅极通过电阻R14与三极管T1的集电极连接，PMOS管Q2的源极与备用蓄电池连接，PMOS管Q2的漏极通过电阻R15和电阻R17串联后接地，电阻R15和电阻R17之间的公共连接点通过电容C18接地，电阻R15和电阻R17之间的公共连接点作为电压检测电路的输出端与控制电路的检测输入端连接，三极管T1的基极与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与控制电路的控制输出端连接，电阻R16和控制电路的控制输出端之间的公共连接点通过电阻R18与三极管T1的发射极连接，三极管T1的发射极接地，其中，电压检测电路的控制端DECT连接于控制电路的7脚，而电压检测电路的输出度ADC连接于控制电路的6脚，控制电路通过电压检测电路来对备用蓄电池的电压进行检测，这个检测为主动检测，即控制电路根据设定的检测时序进行检测，比如每个10钟检测一次，当到达检测时间，则控制三极管T1导通，进而PMOS管Q2导通，由电阻R15和电阻R17分压，经电容C18滤波后输入至控制电路，控制电路则通过通信电路将检测信息上传至监控中心。
本实施例中，所述充电稳压电路包括二极管D1、二极管D2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5以及控制芯片U3；
所述二极管D1的正极与市电供电模块的输出端连接，二极管D1的负极与控制芯片U3的2脚连接，控制芯片U3的2脚通过电容C8接地，控制芯片U3的2脚通过电容C3接地，电容C3和控制芯片U3的2脚之间的公共连接点通过电阻R1和电阻R2串联后接地，电阻R1和电阻R2之间的公共连接点与控制芯片U3的7脚连接，控制芯片U3的1脚通过电容C5与电感L1的一端连接，电感L1的另一端通过电容C7接地，控制芯片U5的5脚通过电阻R3连接于电感L1和电容C7的公共连接点，，控制芯片U5的5脚通过电阻R4接地，电感L1和电容C7的公共连接点作为充电稳压电路的输出端，控制芯片U3的8脚通过电容C4接地，控制芯片U3的6脚通过电容C6和电阻R5串联后接地，控制芯片U3的3脚连接于电容C5和电感L1的公共连接点，电容C5和电感L1的公共连接点连接于二极管D2的负极，二极管D2的正极接地，其中，控制芯片U3为MP2303CN芯片，电阻R1和电阻R2对输入电压进行采用，由控制芯片U3的7引脚进行输入电压跟踪，由控制芯片U3的5引脚进行输出电压跟踪，从而为充电控制电路提供稳定的14.1V直流电。
本实施例中，所述充电控制电路包括控制芯片U5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C14、电容C15、指示灯LED1、指示灯LED2、电容C16、电容C17、PMOS管Q1、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6以及电感L2；
电阻R8和电阻R9的一端均与充电稳压电路的输出端连接，电阻R8的另一端与指示灯LED1的正极连接，指示灯LED1的负极连接于控制芯片U5的4脚，电阻R9的另一端与指示灯LED2的正极连接，指示灯LED2的负极连接于控制芯片U5的3引脚，控制芯片U5的1引脚通过电容C14连接于充电稳压电路的输出端，控制芯片U5的2引脚接地，控制芯片U5的5引脚通过电阻R10和电容C15串联后接地；电阻R6的一端接5V电源，电阻R6的另一端与二极管D5的正极连接，二极管D5的负极连接于控制芯片U5的3脚，电阻R7的一端接5V电源，电阻R7的另一端连接于二极管D6的正极，二极管D6的负极连接于控制芯片U5的4脚，二极管D5的正极和二极管D6的正极作为充电检测端连接于控制电路；
PMOS管Q1的源极与充电稳压电路的输出端连接，PMOS管Q1的源极还与控制芯片U5的9脚连接，控制芯片U5的9脚通过电容C17接地，PMOS管Q1的漏极与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与二极管D4的负极连接，二极管D4的正极接地，二极管D3的负极通过电感L2与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端通过电容C16接地，电感L2和电阻R12的公共连接点与控制芯片U5的8脚连接，控制芯片U5的7脚连接于电阻R12和电容C16的公共练连接点，电阻R12和电容C16的公共练连接点通过电阻R11与控制芯片U5的6脚连接，控制芯片U5的10脚与PMOS管Q1的栅极连接，其中，电阻R6和二极管D5、电阻R7和二极管D6组成充电检测电路，并将检测信号输入至控制电路中，控制芯片U5为CN3763控制芯片，其7引脚用于对备用蓄电池的电压进行检测，当备用蓄电池的电压小于或者等于安全电压阈值(即需要充电的电压阈值)，则控制PMOS管Q1导通，此时，控制芯片U6的3和4脚转为低电平，指示灯亮进行充电指示且二极管D5和二极管D6的正极输出为低电平，控制电路识别该低电平为备用蓄电池进入充电状态，当充电完成后，即备用蓄电池的电压达到其满电额定电压，控制芯片U5控制PMOS管Q1截止，停止充电，此时，3和4引脚转为高电平，指示灯熄灭且控制电路识别当前备用蓄电池为充电完成，且控制电路对备用蓄电池的充电次数进行统计并上传，从而对蓄电池的充放电次数进行监测。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种智能电源管理系统，其特征在于：包括市电供电模块、备用蓄电池、控制电路、充电管理电路、供电切换电路、电压检测电路、电压控制电路以及通信电路；
所述市电供电模块，用于将市电转换成24V直流电并输出；
所述充电管理电路，用于将24V直流电转换成备用蓄电池所需充电电压并提供给备用蓄电池进行充电，并向控制电路输出充电检测信号；
所述供电切换电路，用于在市电断后切换为备用蓄电池供电或在备用蓄电池电压不足时切换至市电供电，且供电切换电路的输出端与电压控制电路的输入端连接；
所述电压控制电路，用于对市电供电模块输出的直流电进行降压处理或者对备用蓄电池输出的直流电进行升压处理并输出12V直流电提供给负载；
所述电压检测电路，用于检测备用蓄电池的电压并向控制电路输出电池电压信号；
所述控制电路，用于获取充电检测信号以及电池电压信号并通过通信电路上传至监控主机。
2.根据权利要求1所述智能电源管理系统，其特征在于：还包括温度控制模块；所述温度控制模块用于检测环境温度以及电源管理系统的温度信号并在温度超标时进行散热；
所述温度控制模块包括温度传感器、风扇以及风扇驱动电路；所述温度传感器为两个分别检测环境温度信号以及电源管理系统的温度信号并输出至控制电路；
所述风扇驱动电路，其控制输入端与控制电路连接，用于在环境温度或者电源管理系统的温度超标时，接收控制电路输出的控制信号控制风扇与供电电源之间的电路导通，进而控制风扇工作。
3.根据权利要求1所述智能电源管理系统，其特征在于：所述充电管理电路包括充电稳压电路以及充电控制电路；
所述充电稳压电路，用于将市电供电模块输出的直流电转换成14.1V直流电并输出至充电控制电路；
所述充电控制电路，用于侦测备用蓄电池电压，并在备用蓄电池电压小于或等于充电电压阈值时向备用蓄电池充电，并向控制电路输出充电检测信号。
4.根据权利要求1所述智能电源管理系统，其特征在于：所述电压控制电路包括控制芯片U4、电容C19、电容C20、电容C21、电容C23、电容C22、电容C24、电容C25、电容C26、电容C27、电容C28、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电感L3、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、NMOS管Q3、NMOS管Q4、NMOS管Q5、NMOS管Q6、以及指示灯LED3；
所述控制芯片U4为LTC3780EG；
电阻R19的一端与6V电源连接，电阻R19的另一端与指示灯LED3的正极连接，指示灯LED3的负极与控制芯片U4的1脚连接，控制芯片U4的2脚通过电容C19接地，控制芯片U4的5脚通过电容C20接地，控制芯片U4的5脚还与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端通过电容C21接地，控制芯片U4的7脚和9脚接地，电阻R23的一端连接于电压控制电路的输出端，电阻R23的另一端通过电阻R22接地，电阻R22和电阻R23的公共连接点与控制芯片U4的6脚连接，控制芯片U4的12脚接地，控制芯片U4的与二极管D7的负极连接，二极管D7的正极接6V电源，控制芯片U4的22脚通过电容C23与二极管D7的负极连接，控制芯片U4的21脚通过电容24接地，控制芯片U4的21脚和电容24的公共连接点与电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端作为电压控制电路的第一输入端与供电切换电路的输出端连接，控制芯片U4的20脚通过电容C25接地，控制芯片U4的19引脚通过电容C26接地，控制芯片U4的19引脚还接6V电源，控制芯片U4的15引脚通过电容C27与二极管D8的负极连接，二极管D8的正极接地，二极管D8的负极与控制芯片U4的13引脚连接；
所述NMOS管Q3的漏极作为电压控制电路的第二输入端与供电切换电路的输出端连接，NMOS管Q3的源极与NMOS管Q4的漏极连接，NMOS管Q5的漏极作为电压控制电路的输出端向用电设备供电，所述NMOS管Q5的源极与NMOS管Q6的漏极连接，NMOS管Q6和NMOS管Q4的源极均通过电阻R26接地，电阻R26与NMOS管Q5和NMOS管Q4的源极之间的公共连接点通过电阻R24与控制芯片U4的3脚连接，电阻R26和地之间的公共连接点通过电阻R25与控制芯片U4的4引脚连接，电容C22的两端分别连接于控制芯片U4的3引脚和4引脚之间；
NMOS管Q3的源极通过电感L3与NMOS管Q5的源极连接，电感L3与NMOS管Q3的源极之间的公共连接点与二极管D10的负极连接，二极管D10的正极连接于电阻R26与NMOS管Q5和NMOS管Q4的源极之间的公共连接点，电感L3和NMOS管Q5的源极之间的公共连接点与二极管D9的正极连接，二极管D9的负极连接于NMOS管Q5的漏极，NMOS管Q3的栅极与控制芯片U4的14引脚连接，NMOS管Q4的栅极与控制芯片U4的16引脚连接，NMOS管Q6的栅极与控制芯片U4的18引脚连接，NMOS管Q5的栅极与控制芯片U4的23引脚连接，NMOS管Q3和电感L3的公共连接点与控制芯片U4的15引脚连接，NMOS管Q5的源极与电感L3的公共连接点与控制芯片U4的22引脚连接。
5.根据权利要求1所述智能电源管理系统，其特征在于：所述供电切换电路包括控制芯片U6、PMOS管Q7、PMOS管Q8、PMOS管Q9、PMOS管Q10、电阻R27以及电容C29；
所述控制芯片U6为LTC4412ES6，控制芯片U6的1引脚通过电容C29接地，控制芯片U6和电容C29的公共连接点与备用蓄电池连接，PMOS管Q9和PMOS管Q10的源极均与备用蓄电池连接，PMOS管Q7和PMOS管Q8的源极均与市电供电模块的输出端连接，所述PMOS管Q7、PMOS管Q8、PMOS管Q9和PMOS管Q10的漏极均作为供电切换电路的输出端与电压控制电路的输入端连接；
所述控制芯片U6的2和3引脚接地，控制芯片U6的8引脚与PMOS管Q7和PMOS管Q8的栅极连接，控制芯片U6的9引脚与PMOS管Q9和PMOS管Q10的栅极连接，控制芯片U6的10引脚与供电切换电路的输出端连接，控制芯片U6的8引脚通过电阻R27与供电切换电路的输出端连接。
6.根据权利要求1所述智能电源管理系统，其特征在于：所述电压检测电路包括电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C18、PMOS管Q2以及三极管T1；
PMOS管Q2的源极通过电阻R13与三极管T1的集电极连接，PMOS管Q2的栅极通过电阻R14与三极管T1的集电极连接，PMOS管Q2的源极与备用蓄电池连接，PMOS管Q2的漏极通过电阻R15和电阻R17串联后接地，电阻R15和电阻R17之间的公共连接点通过电容C18接地，电阻R15和电阻R17之间的公共连接点作为电压检测电路的输出端与控制电路的检测输入端连接，三极管T1的基极与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与控制电路的控制输出端连接，电阻R16和控制电路的控制输出端之间的公共连接点通过电阻R18与三极管T1的发射极连接，三极管T1的发射极接地。
7.根据权利要求3所述智能电源管理系统，其特征在于：所述充电稳压电路包括二极管D1、二极管D2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5以及控制芯片U3；
所述二极管D1的正极与市电供电模块的输出端连接，二极管D1的负极与控制芯片U3的2脚连接，控制芯片U3的2脚通过电容C8接地，控制芯片U3的2脚通过电容C3接地，电容C3和控制芯片U3的2脚之间的公共连接点通过电阻R1和电阻R2串联后接地，电阻R1和电阻R2之间的公共连接点与控制芯片U3的7脚连接，控制芯片U3的1脚通过电容C5与电感L1的一端连接，电感L1的另一端通过电容C7接地，控制芯片U5的5脚通过电阻R3连接于电感L1和电容C7的公共连接点，，控制芯片U5的5脚通过电阻R4接地，电感L1和电容C7的公共连接点作为充电稳压电路的输出端，控制芯片U3的8脚通过电容C4接地，控制芯片U3的6脚通过电容C6和电阻R5串联后接地，控制芯片U3的3脚连接于电容C5和电感L1的公共连接点，电容C5和电感L1的公共连接点连接于二极管D2的负极，二极管D2的正极接地。
8.根据权利要求3所述智能电源管理系统，其特征在于：所述充电控制电路包括控制芯片U5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C14、电容C15、指示灯LED1、指示灯LED2、电容C16、电容C17、PMOS管Q1、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6以及电感L2；
电阻R8和电阻R9的一端均与充电稳压电路的输出端连接，电阻R8的另一端与指示灯LED1的正极连接，指示灯LED1的负极连接于控制芯片U5的4脚，电阻R9的另一端与指示灯LED2的正极连接，指示灯LED2的负极连接于控制芯片U5的3引脚，控制芯片U5的1引脚通过电容C14连接于充电稳压电路的输出端，控制芯片U5的2引脚接地，控制芯片U5的5引脚通过电阻R10和电容C15串联后接地；电阻R6的一端接5V电源，电阻R6的另一端与二极管D5的正极连接，二极管D5的负极连接于控制芯片U5的3脚，电阻R7的一端接5V电源，电阻R7的另一端连接于二极管D6的正极，二极管D6的负极连接于控制芯片U5的4脚，二极管D5的正极和二极管D6的正极作为充电检测端连接于控制电路；
PMOS管Q1的源极与充电稳压电路的输出端连接，PMOS管Q1的源极还与控制芯片U5的9脚连接，控制芯片U5的9脚通过电容C17接地，PMOS管Q1的漏极与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与二极管D4的负极连接，二极管D4的正极接地，二极管D3的负极通过电感L2与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端通过电容C16接地，电感L2和电阻R12的公共连接点与控制芯片U5的8脚连接，控制芯片U5的7脚连接于电阻R12和电容C16的公共练连接点，电阻R12和电容C16的公共练连接点通过电阻R11与控制芯片U5的6脚连接，控制芯片U5的10脚与PMOS管Q1的栅极连接。
9.根据权利要求2所述智能电源管理系统，其特征在于：所述风扇驱动电路包括电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、PMOS管Q11以及三极管T2；
PMOS管Q11的源极通过电阻R28与三极管T2的集电极连接，PMOS管Q11的栅极通过电阻R29与三极管T2的集电极连接，PMOS管Q11的源极与电压控制电路的输出端连接，PMOS管Q11的漏极与二极管D11的负极连接，二极管D11的正极接地，二极管D11的负极与PMOS管Q11的漏极之间的公共练连接点作为风扇驱动电路的输出端连接于风扇的电源端，三极管T2的基极与电阻R30的一端连接，电阻R30的另一端作为风扇驱动电路的控制端与控制电路的控制输出端连接，电阻R30和控制电路的控制输出端之间的公共连接点通过电阻R31与三极管T1的发射极连接，三极管T2的发射极接地。
10.根据权利要求1所述智能电源管理系统，其特征在于：所述通信电路为芯片MAX3232ESE+及其外围电路组成的RS232接口电路。
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