CN112398215A - 一种配用电网关失电保护电路 - Google Patents

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CN112398215A CN202011242213.7A CN202011242213A CN112398215A CN 112398215 A CN112398215 A CN 112398215A CN 202011242213 A CN202011242213 A CN 202011242213A CN 112398215 A CN112398215 A CN 112398215A
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曹雷
张艳
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Abstract

本发明公开了一种配用电网关失电保护电路，包括储能电路：采用超级电容进行储能，可以在网关正常供电时，对其进行充电，并具备充电保护的作用；失电检测电路：电路采用光电耦合方式进行隔离，网关失去正常供电时，能提供一个信号告知处理器进行动作，本发明的有益效果是：提供一个简单、可靠的储能电路和失电检测电路，储能电路具有充电保护功能，可以限制超级电容的充电电流和和最大充电电压，失电检测电路能够在突然失电的情况下，能及时告知处理器进行动作，并且保存相关数据避免丢失。

Description

一种配用电网关失电保护电路
技术领域
本发明涉及一种保护电路，特别涉及一种配用电网关失电保护电路，属于电网保护电路技术领域。
背景技术
以前配电房一般点多面广，遍布在城市的每一个角落，缺乏自动监控手段和设备管理，人员不能及时、全面地掌握配电房环境与设备状态信息。随着物联网和云计算中心的技术发展，普通的配电房陆续升级成智能配电房，通过配用电网关进行数据的采集和管理以及控制相关设备，代替人工作业，从而达到节约成本，提高管理效率和可靠性的目的。
然而当遇到突然没电时，配用电网关失去供电，将会导致当前的数据丢失或者错误的控制，可能造成严重损失。因此配用电网关必须具备失电保护系统，当遇到失电时能告知处理器进行动作，并且保存相关数据避免丢失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种配用电网关失电保护电路，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：一种配用电网关失电保护电路，包括储能电路和失电检测电路；
储能电路：采用超级电容进行储能，可以在网关正常供电时，对其进行充电，并具备充电保护的作用；
失电检测电路：电路采用光电耦合方式进行隔离，网关失去正常供电时，能提供一个信号告知处理器进行动作。
作为本发明的一种优选技术方案，所述储能电路的R1为限流电阻，最大充电电流为
Figure BDA0002768800100000021
所述储能电路的EC1-1、EC1-2和EC1-3均为超级电容，超级电容具有容量大、体积小、重量轻以及可靠性高的优点，非常适合用于类似配用电网关的控制电路或设备上，作为储能器件在失电时进行短时间供电；
所述储能电路的U1、U2-1、U2-2、U2-3和U3为电压基准芯片。
作为本发明的一种优选技术方案，所述失电检测电路由R9、R10、R11、R12、U3和O1组成，且所述失电检测电路具有隔离效果，为控制系统提供一个能检测是否供电正常的信号。
作为本发明的一种优选技术方案，包括以下步骤：
S1：将EC1-1，R6-1,R7-1,R8-1,U2-1组成一个基础单元，并列出3组基础单元，其中
Figure BDA0002768800100000022
并且V2要小于EC1-1的额定电压，可以使各节超级电容实现均压，当充电的电压达到V2时，U2-1导通，把电压钳住在V2值，防止任何一节超级电容过充，R6-1起限流作用保护U2-1；
S2：将R2,R3，R4,R5,R6,U1,Q1组成限压保护电路，V1为设计的限定电压，
Figure BDA0002768800100000023
V1应当等于或略大于3*V2+0.7，当充电的电压大于V1时，U1导通，拉低B点电位，Q1关闭，断开超级电容充电，达到限压保护功能；
S3：D1在Vin正常供电时不导通，当Vin失去供电时D1导通，此时超级电容放电，为后级系统提供短暂后备电源；
S4：在电路中预设一个判断是否失电的电压值V失，通过调整R9和R10的比值来设定，
Figure BDA0002768800100000031
当Vin>V失时，U3导通，O1动作，失电信号为低电平，此时判断为外部供电正常，当Vin<V失时，U3断开，O1不动作，失电信号为高电平，此时判断为外部失电或供电异常，R11起限流作用保护O1和U3。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明一种配用电网关失电保护电路，提供一个简单、可靠的储能电路和失电检测电路，储能电路具有充电保护功能，可以限制超级电容的充电电流和和最大充电电压，失电检测电路能够在突然失电的情况下，能及时告知处理器进行动作，并且保存相关数据避免丢失。
附图说明
图1为本发明保护电路的原理框图。
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，本发明提供了一种配用电网关失电保护电路的技术方案：
根据图1所示，包括储能电路和失电检测电路；
储能电路：采用超级电容进行储能，可以在网关正常供电时，对其进行充电，并具备充电保护的作用；
失电检测电路：电路采用光电耦合方式进行隔离，网关失去正常供电时，能提供一个信号告知处理器进行动作。
储能电路的R1为限流电阻，最大充电电流为
Figure BDA0002768800100000041
储能电路的EC1-1、EC1-2和EC1-3均为超级电容，超级电容具有容量大、体积小、重量轻以及可靠性高的优点，非常适合用于类似配用电网关的控制电路或设备上，作为储能器件在失电时进行短时间供电；
储能电路的U1、U2-1、U2-2、U2-3和U3为电压基准芯片。
失电检测电路由R9、R10、R11、R12、U3和O1组成，且失电检测电路具有隔离效果，为控制系统提供一个能检测是否供电正常的信号。
具体使用时，本发明一种配用电网关失电保护电路，本发明使用TL431系列基准芯片进行举例说明；
其中EC1-1，R6-1,R7-1,R8-1,U2-1组成一个基础单元，从图1的原原理框图中看出，只列出了3基础单元，实际应用中可视具体情况，对基础单元数量进行增减；其中
Figure BDA0002768800100000042
并且V2要小于EC1-1的额定电压，可以使各节超级电容实现均压，当充电的电压达到V2时，U2-1导通，把电压钳住在V2值，防止任何一节超级电容过充，R6-1起限流作用保护U2-1；
其中R2,R3，R4,R5,R6,U1,Q1组成限压保护电路，V1为设计的限定电压，
Figure BDA0002768800100000043
V1应当等于或略大于3*V2+0.7，当充电的电压大于V1时，U1导通，拉低B点电位，Q1关闭，断开超级电容充电，达到限压保护功能；
其中D1在Vin正常供电时不导通，当Vin失去供电时D1导通，此时超级电容放电，为后级系统提供短暂后备电源；
电路预设一个判断是否失电的电压值V失，通过调整R9和R10的比值来设定，
Figure BDA0002768800100000051
当Vin>V失时，U3导通，O1动作，失电信号为低电平，此时判断为外部供电正常，当Vin<V失时，U3断开，O1不动作，失电信号为高电平，此时判断为外部失电或供电异常，R11起限流作用保护O1和U3。
综上所述，本发明的有益效果是：提供一个简单、可靠的储能电路和失电检测电路，储能电路具有充电保护功能，可以限制超级电容的充电电流和和最大充电电压，失电检测电路能够在突然失电的情况下，能及时告知处理器进行动作，并且保存相关数据避免丢失。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种配用电网关失电保护电路，其特征在于，包括储能电路和失电检测电路；
储能电路：采用超级电容进行储能，可以在网关正常供电时，对其进行充电，并具备充电保护的作用；
失电检测电路：电路采用光电耦合方式进行隔离，网关失去正常供电时，能提供一个信号告知处理器进行动作。
2.根据权利要求1所述的一种配用电网关失电保护电路，其特征在于：所述储能电路的R1为限流电阻，最大充电电流为
Figure FDA0002768800090000011
所述储能电路的EC1-1、EC1-2和EC1-3均为超级电容，超级电容具有容量大、体积小、重量轻以及可靠性高的优点，非常适合用于类似配用电网关的控制电路或设备上，作为储能器件在失电时进行短时间供电；
所述储能电路的U1、U2-1、U2-2、U2-3和U3为电压基准芯片。
3.根据权利要求1所述的一种配用电网关失电保护电路，其特征在于：所述失电检测电路由R9、R10、R11、R12、U3和O1组成，且所述失电检测电路具有隔离效果，为控制系统提供一个能检测是否供电正常的信号。
4.一种配用电网关失电保护电路的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将EC1-1，R6-1,R7-1,R8-1,U2-1组成一个基础单元，并列出3组基础单元，其中
Figure FDA0002768800090000012
并且V2要小于EC1-1的额定电压，可以使各节超级电容实现均压，当充电的电压达到V2时，U2-1导通，把电压钳住在V2值，防止任何一节超级电容过充，R6-1起限流作用保护U2-1；
S2：将R2,R3，R4,R5,R6,U1,Q1组成限压保护电路，V1为设计的限定电压，
Figure FDA0002768800090000021
V1应当等于或略大于3*V2+0.7，当充电的电压大于V1时，U1导通，拉低B点电位，Q1关闭，断开超级电容充电，达到限压保护功能；
S3：D1在Vin正常供电时不导通，当Vin失去供电时D1导通，此时超级电容放电，为后级系统提供短暂后备电源；
S4：在电路中预设一个判断是否失电的电压值V失，通过调整R9和R10的比值来设定，
Figure FDA0002768800090000022
当Vin＞V失时，U3导通，O1动作，失电信号为低电平，此时判断为外部供电正常，当Vin＜V失时，U3断开，O1不动作，失电信号为高电平，此时判断为外部失电或供电异常，R11起限流作用保护O1和U3。
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