CN113394877A - 一种使用超级电容的低压ups供电电源 - Google Patents

一种使用超级电容的低压ups供电电源 Download PDF

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Abstract

本发明涉及工业供电技术领域，具体涉及一种使用超级电容的低压UPS供电电源；电容单体的数量为多个，每个电容单体分别与电源板电性连接，并位于电源板的一侧，电源控制板与电源板焊接，并位于电源板的一侧，且位于电容单体的下方，电源板与产品外壳可拆卸连接，并位于产品外壳的内侧壁，通过采用超级电容设计的UPS，替代传统UPS采用的铅酸电池和锂电池，增加了电源的使用寿命，不需要日常维护，且没有起火的风险。

Description

一种使用超级电容的低压UPS供电电源
技术领域
本发明涉及工业供电技术领域，尤其涉及一种使用超级电容的低压UPS供电电源。
背景技术
UPS即不间断电源(Uninterruptible Power Supply)，是一种含有储能装置的不间断电源。主要用于给部分对电源稳定性要求较高的设备，提供不间断的电源，当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断(事故停电)时，UPS立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。
传统的低压UPS采用的都是铅酸电池或者锂电池，这两种电池都需要定期维护，否则可能出现漏液鼓包的风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用超级电容的低压UPS供电电源，旨在解决现有技术中低压UPS采用的都是铅酸电池或者锂电池，这两种电池都需要定期维护，否则可能出现漏液鼓包的风险的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种使用超级电容的低压UPS供电电源，所述使用超级电容的低压UPS供电电源包括电源板、电源控制板、电容单体和产品外壳，所述电容单体的数量为多个，每个所述电容单体分别与所述电源板电性连接，并位于所述电源板的一侧，所述电源控制板与所述电源板焊接，并位于所述电源板的一侧，且位于所述电容单体的下方，所述电源板与所述产品外壳可拆卸连接，并位于所述产品外壳的内侧壁。
采用超级电容设计的UPS可以增加该电源的使用寿命，不需要日常维护，且没有起火的风险。
其中，所述电源板设置有多个安装孔，每个所述安装孔间隔均匀分布于所述电源板的侧壁，所述电源板设置有多个焊接插槽，每个所述焊接插槽均位于所述电源板的底部。
通过所述安装孔可将所述电源板与所述产品外壳固定，通过所述焊接插槽可将所述电源板与所述电源控制板卡合并进行焊接。
其中，所述电源控制板包括PCB板体、连接器和LED灯，所述PCB板体分别与多个所述焊接插槽焊接，并位于所述电源板的侧面，所述连接器与所述PCB板体电性连接，并位于所述PCB板体的上方，所述LED灯与所述PCB板体电性连接，并位于所述PCB板体的上方，且位于所述连接器的侧面。
通过所述连接器可将所述电源控制板与充电端连接，通过所述LED可显示所述电源控制板的工作状态。
其中，所述产品外壳包括第一外壳和第二外壳，所述第一外壳和所述第二外壳的顶端均设置有多个第一螺纹孔，所述第一外壳与所述第二外壳螺钉连接，并位于所述第二外壳的内侧。
通过将所述第一外壳与所述第二外壳卡合，并使用螺钉可完成所述产品外壳的安装，便于安装和拆卸。
其中，所述第一外壳的侧壁设置有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔的数量与所述安装孔的数量相同，所述电源板与所述第一外壳螺钉连接，并位于所述第一外壳的内侧。
使用螺钉可将所述电源板固定在所述第一外壳的内侧壁，便于安装和拆卸。
其中，所述第二外壳的侧壁设置有输出插口和显示口，所述连接器与所述第二外壳活动连接，并位于所述输出插口的内部，所述LED灯与所述第二外壳活动连接，并位于所述显示口的内部。
通过所述输出插口限定所述连接器的位置，所述显示口用于限定所述LED灯的位置。
其中，所述使用超级电容的低压UPS供电电源还包括控制模块和储能模块，所述控制模块分别与所述电源控制板电性连接，用于切换所述电源控制板的工作状态，所述储能模块分别与所述电源控制板和所述电容单体电性连接，用于控制所述电容单体的充放电。
所述控制模块根据系统的通电情况，切换不同的工作状态，从而增加系统运行的稳定性。
本发明的一种使用超级电容的低压UPS供电电源，使用产品外壳对所述电容单体、所述电源控制板和电容单体进行保护；通过所述电源板承载所述电容单体的输入和输出，通过所述电源控制板显示就绪、掉电、报警等信号，并根据系统的供电情况控制所述电源板的充放电；通过采用超级电容设计的UPS，替代传统UPS采用的铅酸电池和锂电池，增加了电源的使用寿命，不需要日常维护，且没有起火的风险。
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是本发明提供的电源板的布局图。
图2是本发明提供的电源控制板的布局图。
图3是本发明提供的一种使用超级电容的低压UPS供电电源的运行原理图。
图4是本发明提供的一种使用超级电容的低压UPS供电电源的外观图。
图5是本发明提供的一种使用超级电容的低压UPS供电电源的爆炸图。
1-电源板、11-安装孔、12-焊接插槽、2-电源控制板、21-PCB板体、22-连接器、23-LED灯、3-电容单体、4-产品外壳、41-第一外壳、42-第二外壳、43-第一螺纹孔、44-第二螺纹孔、45-输出插口、46-显示口、47-控制模块、471-热插拔、472-电压监控器、473-充电回路、474-保护电路、475-升压电路、476-输出端、48-储能模块。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等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。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1至图5，本发明提供一种使用超级电容的低压UPS供电电源，所述使用超级电容的低压UPS供电电源包括电源板1、电源控制板2、电容单体3和产品外壳4，所述电容单体3的数量为多个，每个所述电容单体3分别与所述电源板1电性连接，并位于所述电源板1的一侧，所述电源控制板2与所述电源板1焊接，并位于所述电源板1的一侧，且位于所述电容单体3的下方，所述电源板1与所述产品外壳4可拆卸连接，并位于所述产品外壳4的内侧壁。
在本实施方式中，使用产品外壳4对所述电容单体3、所述电源控制板2和电容单体3进行保护；通过所述电源板1承载所述电容单体3的输入和输出，通过所述电源控制板2显示就绪、掉电、报警等信号，并根据系统的供电情况控制所述电源板1的充放电；通过采用超级电容设计的UPS，替代传统UPS采用的铅酸电池和锂电池，增加了电源的使用寿命，不需要日常维护，且没有起火的风险。
进一步的，所述电源板1设置有多个安装孔11，每个所述安装孔11间隔均匀分布于所述电源板1的侧壁，所述电源板1设置有多个焊接插槽12，每个所述焊接插槽12均位于所述电源板1的底部；所述电源控制板2包括PCB板体21、连接器22和LED灯23，所述PCB板体21分别与多个所述焊接插槽12焊接，并位于所述电源板1的侧面，所述连接器22与所述PCB板体21电性连接，并位于所述PCB板体21的上方，所述LED灯23与所述PCB板体21电性连接，并位于所述PCB板体21的上方，且位于所述连接器22的侧面。
在本实施方式中，通过所述安装孔11可将所述电源板1与所述产品外壳4固定，通过所述焊接插槽12可将所述电源板1与所述PCB板体21卡合并进行焊接；通过所述连接器22可将所述电源控制板2与充电端连接，通过所述LED可显示所述电源控制板2的工作状态。
进一步的，所述产品外壳4包括第一外壳41和第二外壳42，所述第一外壳41和所述第二外壳42的顶端均设置有多个第一螺纹孔43，所述第一外壳41与所述第二外壳42螺钉连接，并位于所述第二外壳42的内侧；所述第一外壳41的侧壁设置有第二螺纹孔44，所述第二螺纹孔44的数量与所述安装孔11的数量相同，所述电源板1与所述第一外壳41螺钉连接，并位于所述第一外壳41的内侧；所述第二外壳42的侧壁设置有输出插口45和显示口46，所述连接器22与所述第二外壳42活动连接，并位于所述输出插口45的内部，所述LED灯23与所述第二外壳42活动连接，并位于所述显示口46的内部。
在本实施方式中，通过所述输出插口45限定所述连接器22的位置，所述显示口46用于限定所述LED灯23的位置；通过将所述第一外壳41与所述第二外壳42卡合，并使用螺钉可完成所述产品外壳4的安装，使用螺钉可将所述电源板1固定在所述第一外壳41的内侧壁，便于安装和拆卸。
进一步的，所述使用超级电容的低压UPS供电电源还包括控制模块47和储能模块48，所述控制模块47分别与所述电源控制板2电性连接，用于切换所述电源控制板2的工作状态，所述储能模块48分别与所述电源控制板2和所述电容单体3电性连接，用于控制所述电容单体3的充放电。
在本实施方式中，所述LED灯23分为就绪指示灯和掉电指示灯，系统通电运行后，市电在为工控系统供电的同时，所述控制模块47控制所述储能模块48，为超级电容进行恒压充电，产品设计有充电状态、待机状态、掉电状态、报警状态四个信号输出，可反馈至外部机床的控制系统，配合机床进行数据保存后软关机，并预留有485通讯协议接口以备机床定制协议。
进一步的，所述控制模块47包括热插拔471和电压监控器472，所述热插拔471与所述电源控制板2电性连接，所述热拔插模块与所述电源控制板2电性连接，用于在不断电情况下进行维修。所述电压监控器472与所述电源控制板2电性连接，用于监控输入电压。
在本实施方式中，通过所述热插拔471，可在不断电的情况，插拔所述PCB板上的各个模块，便于维修，增加了系统的可靠性，所述电压监控器472可获得所述电容单体3的充电电压。
进一步的，所述控制模块47包括充电回路473和保护电路474，所述充电电路分别与所述充电回路473与所述电源控制板2电性连接，用于控制所述电容单体3的充放电，所述保护电路474与所述充电回路473电性连接，在危险情况下进行断电保护。
在本实施方式中，系统通电运行后，市电在为工控系统供电的同时，所述充电回路473为所述电容单体3充电，充满电后，就绪指示灯会变为绿色，所述充电回路473会继续用微小电流对所述电容单体3进行浮充，以保持超级电容电量充足，当所述电压监控器472获得的电值过高或过低，所述保护电路474将进行断电保护。
进一步的，所述控制模块47还包括升压电路475和输出端476，所述升压电路475与所述电容单体3电性连接，用于提高所述电容单体3的输出电压，所述输出端476与所述升压电路475电性连接，用于连接用电设备，并为其供电。
在本实施方式中，当工控系统外部供电断开时，所述控制模块47得到断电信号，将立即开始将超级电容中存储的电量以恒定24v电压进行放电，维持工控系统的正常运行1-3分钟，届时掉电指示灯将两起黄灯，就绪指示灯将熄灭。为保证各个所述电容单体3电压一致，产品设计有电容均衡管理，通过所述升压模块控制电压，如出现电容电压异常或所述电容单体3损坏，所述控制模块47将发出报警信号并进行输出保护。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种使用超级电容的低压UPS供电电源，其特征在于，
所述使用超级电容的低压UPS供电电源包括电源板、电源控制板、电容单体和产品外壳，所述电容单体的数量为多个，每个所述电容单体分别与所述电源板电性连接，并位于所述电源板的一侧，所述电源控制板与所述电源板焊接，并位于所述电源板的一侧，且位于所述电容单体的下方，所述电源板与所述产品外壳可拆卸连接，并位于所述产品外壳的内侧壁。
2.如权利要求1所述的一种使用超级电容的低压UPS供电电源，其特征在于，
所述电源板设置有多个安装孔，每个所述安装孔间隔均匀分布于所述电源板的侧壁，所述电源板设置有多个焊接插槽，每个所述焊接插槽均位于所述电源板的底部。
3.如权利要求2所述的一种使用超级电容的低压UPS供电电源，其特征在于，
所述电源控制板包括PCB板体、连接器和LED灯，所述PCB板体分别与多个所述焊接插槽焊接，并位于所述电源板的侧面，所述连接器与所述PCB板体电性连接，并位于所述PCB板体的上方，所述LED灯与所述PCB板体电性连接，并位于所述PCB板体的上方，且位于所述连接器的侧面。
4.如权利要求3所述的一种使用超级电容的低压UPS供电电源，其特征在于，
所述产品外壳包括第一外壳和第二外壳，所述第一外壳和所述第二外壳的顶端均设置有多个第一螺纹孔，所述第一外壳与所述第二外壳螺钉连接，并位于所述第二外壳的内侧。
5.如权利要求4所述的一种使用超级电容的低压UPS供电电源，其特征在于，
所述第一外壳的侧壁设置有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔的数量与所述安装孔的数量相同，所述电源板与所述第一外壳螺钉连接，并位于所述第一外壳的内侧。
6.如权利要求5所述的一种使用超级电容的低压UPS供电电源，其特征在于，
所述第二外壳的侧壁设置有输出插口和显示口，所述连接器与所述第二外壳活动连接，并位于所述输出插口的内部，所述LED灯与所述第二外壳活动连接，并位于所述显示口的内部。
7.如权利要求5所述的一种使用超级电容的低压UPS供电电源，其特征在于，
所述使用超级电容的低压UPS供电电源还包括控制模块和储能模块，所述控制模块分别与所述电源控制板电性连接，用于切换所述电源控制板的工作状态，所述储能模块分别与所述电源控制板和所述电容单体电性连接，用于控制所述电容单体的充放电。
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