CN202696220U - 间歇性电能馈入型不间断电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种间歇性电能馈入型不间断电源，包括馈入电能和蓄电池，还包括充电电路和稳压电路。所述稳压电路的内部分别设有馈入电能稳压电路和蓄电稳压电路。所述充电电路包括：蓄电池、运算放大器、场效应管、充电电路控制器、采样电路和电池状态检测单元，所述电池状态检测单元设有两个控制端口。所述馈入电能稳压电路或所述蓄电稳压电路包括：电压比较器、设定器、场效应晶体管、电感和电容。本实用新型在满足用电系统对电能的需求的同时，可随时把耗电系统无法消耗的多余电能实时充入蓄电池，但不会与耗电系统争夺电能。

Description

间歇性电能馈入型不间断电源

技术领域

本实用新型涉及一种利用馈入电能构成的具有用电和储电功能兼备的不间断电源，具有涉及一种间歇性电能馈入型不间断电源。

背景技术

馈入电能可以为：光伏太阳能、小型风电系统、取电互感器等非持续性电能供电系统，主要运用于户外不宜市网供电的各小功率类用电器、通讯系统、监测、传感器系统等。尤其是光伏发电是利用太阳能电池直接把太阳辐射能转变成电能的一种发电方式，发电过程简单，没有机械转动部件，不消耗燃料和水，不排放包括温室气体等任何其他物质，无噪声、无污染，与环境友好；太阳能资源分布广泛且取之不尽、用之不竭，受地域影响小。在野外灵活作业如野外测量时，方便携带的带有馈入电能的检测设备其优点不言而喻。但传统的便携式检测设备中的馈入电能一个弊端是，因充电而往往影响用电系统对电能的正常需求，导致测量工作不能正常稳定进行。

实用新型内容

为了克服现有技术下的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种间歇性电能馈入型不间断电源，在满足用电系统对电能的需求的同时，可随时把用电系统无法消耗的多余电能实时充入蓄电池，但不会与用电系统争夺电能，不会因充电而影响用电系统对电能需求的供应。

本实用新型的技术方案是：一种间歇性电能馈入型不间断电源，包括馈入电能和蓄电池，还包括稳压电路和将多余电能存入蓄电池的充电电路，所述馈入电能的输出端分别连接所述充电电路和所述稳压电路的输入端，所述充电电路的输出端连接所述蓄电池的输入端，所述蓄电池的输出端连接所述稳压电路的输入端，所述稳压电路的两路输出端外连接用电端。

将多余电能存入蓄电池的所述充电电路包括：蓄电池、运算放大器、充电单元、充电电路控制器、采样电路和电池状态检测单元，所述电池状态检测单元设有两个控制端口，所述馈入电能的输出端分别连接所述采样电路的输入端和第一所述控制端口的输入端，第一所述控制端口的输出端分别连接所述充电电路控制器的采样信号输入端和所述充电单元的正极，所述采样电路的输出端连接所述运算放大器的负输入端，所述运算放大器的输出端连接所述充电电路控制器的误差放大信号输入端，所述充电电路控制器的控制信号输出端连接所述充电单元的控制端，所述充电单元的正负极分别连接所述蓄电池的正负输入端、所述电池状态检测单元的输入端和第二所述控制端口的输入端，第二所述控制端口的输出端连接所述稳压电路的输入端，所述电池状态检测单元的两个控制端分别连接第一所述控制端口的控制输入端和第二所述控制端口的控制输入端。

所述稳压电路包括：电压比较器、设定器、场效应晶体管、电感和电容，所述稳压电路的输入端连接所述设定器的输入端和所述场效应晶体管的源极并通过连接一个电阻分别连接所述电压比较器的输出端和所述场效应晶体管的栅极，所述设定器的输出端连接所述电压比较器的正输入端，所述场效应晶体管的漏极连接所述电感的输入端并通过连接一个稳压二极管后接地，所述电感的输出端分别连接所述电压比较器的负输入端、所述电容的输入端和用电端，所述电容的输出端接地。

所述电池状态检测单元包括型号为XC615002的芯片和运算放大器，所述运算放大器的正输入端连接充电单元的反馈输出端，所述运算放大器的输出端连接所述充电电路控制器的CS端。所述稳压电路受控与所述电池状态检测单元，所述电池状态检测单元根据所述馈入电能的状态决定所述稳压电路的输入端连接所述馈入电能的输出端还是所述稳压电路的输入端连接所述蓄电池的输出端。

本实用新型的有益效果为：

1.    本电路具有高效的馈入电能转换与储电功能，在储电功能上一改传统的单一电流充电模式，更具有实用性，随时把用电系统无法消耗的多余电能实时充入蓄电池，从不会因充电而影响用电系统对电能的需求；

2.    其次电路设计的高效率使馈入电能如光伏转换的能量使用效率达百分之九十三以上（在一瓦输出时的效率），当满负荷输出时（额定光伏太阳能板功率：二十瓦）效率高达百分之九十六；

3.    当馈入电能较低不能维持用电系统的电能消耗时，由蓄电池通过该电源系统输出电能补充；

4.    该电源系统充电电路具有百分之九十五的效率，最大的充入功率在十二瓦，最大的充电电流为1.5A；同时输出5V与8V两路电源。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例的电源系统的结构示意图；

图２是本实用新型的一个实施例的充电电路原理示意图；

图３是本实用新型的一个实施例的稳压电路原理示意图。

具体实施方式

参见图1、图２和图３，本实用新型提供了一种间歇性电能馈入型不间断电源，包括馈入电能12和蓄电池1，还包括稳压电路和将多余电能存入蓄电池的充电电路，所述馈入电能12的输出端分别连接所述充电电路和所述稳压电路的输入端，所述充电电路的输出端连接所述蓄电池1的输入端，所述蓄电池1的输出端连接所述稳压电路的输入端，所述稳压电路的两路输出端V1和V2外连接用电端。

将多余电能存入蓄电池的所述充电电路包括：蓄电池１、运算放大器４、充电单元２、充电电路控制器５、采样电路３和电池状态检测单元6，所述电池状态检测单元6设有两个控制端口6.1和6.2，所述馈入电能12的输出端分别连接所述采样电路3的输入端和所述控制端口6.2的输入端，所述控制端口6.2的输出端分别连接所述充电电路控制器5的采样信号输入端和所述充电单元2的正极，所述采样电路2的输出端连接所述运算放大器4的负输入端，所述运算放大器4的输出端连接所述充电电路控制器5的误差放大信号输入端，所述充电电路控制器5的控制信号输出端连接所述充电单元2的控制端，所述充电单元2的正负极分别连接所述蓄电池1的正负输入端、所述电池状态检测单元6的输入端和所述控制端口的输入端6.1，所述控制端口6.1的输出端连接所述稳压电路的输入端，所述电池状态检测单元6的两个控制端分别连接所述控制端口6.2的控制输入端和所述控制端口6.1的控制输入端。

所述稳压电路包括：电压比较器8、设定器7、场效应晶体管9、电感10和电容11，所述稳压电路的输入端连接所述设定器7的输入端和所述场效应晶体管9的源极并通过连接一个电阻分别连接所述电压比较器8的输出端和所述场效应晶体管9的栅极，所述设定器7的输出端连接所述电压比较器8的正输入端，所述场效应晶体管9的漏极连接所述电感10的输入端并连接一个稳压二极管接地，所述电感10的输出端分别连接所述电压比较器8的负输入端、所述电容11的输入端和用电端，所述电容11的输出端接地。两路输出的稳压电源结构和工作方式完全一样，只不过参数设置不同而已。

所述电池状态检测单元6包括型号为XC615002的芯片和运算放大器6.3，所述运算放大器6.3的正输入端连接充电单元的反馈输出端，所述运算放大器6.3的输出端连接所述充电电路控制器5的CS端。

所述运算放大器优选采用型号为OPA227的芯片。

所述充电电路控制器优选采用UCC3800的芯片。

所述充电单元优选采用型号为IRF640的元件。

所述场效应管优选采用型号为PMOS9530的元件。

所述电压比较器优选采用双电压比较器型号为LM393的芯片。

所述蓄电池优选采用高能量密度的锂离子电池，充作多余电能储存器，其容量是：120A时，足以满足户外小功率用电系统的需求。

所述馈入电能中包括的太阳能电池板的接口设计为单板输入，但可以将两块或多块光伏板并联接入然后根据使用地点的太阳光照特点将两块光伏板按太阳光照特点分布尽量的做到充分长时间的大功率光能采入。

所述充电电路实现充电电流源的功能并在线检测输入电能功率的情况，及时把多余的电能存储入蓄电池；当蓄电池充满时充电电路停止工作，当蓄电池电能不足时重新驱动充电电路充电直至充满为止，本实用新型具有电池过充的保护功能避免电池过度充电而受损；电池的电压检测实时在线进行，当蓄电池放电到一定的程度（电池电压下限）又没有馈入电能输入时电路将切断电池接入，避免电池因过度放电而失效；就充电效率而言本实用新型的充电电路的工作电流小于3mA，静态电流为1mA；最大充电电流为1.5A，最大充电输出功率为12W。由于光伏电能输入随时间变化而变化，怎样将光伏板输出过度的电能及时补充入蓄电池存储以待光能不足时使用而又不影响输出是本实用新型的特点，充电电路在一瓦输出时效率就可达百分之九十五。

本实用新型中的稳压电路，考虑到成本，采用了与常规思维相迥异的设计思路，尽量做到低功耗同时又尽量发挥每一芯片的作用而减少元器件的数目已达到降低成本的目的；该电路尽量的采用低功耗大众型元器件，使用之间的搭接实现了常规buck（降压式）芯片的功能，且功耗比常规buck芯片低一个量级，成本不到其一半，输出功率是其的三倍左右，效率可高达百分之九十六比其高一个数量级，且双路输出操作电流小于1mA是单路输出常规buck芯片三分之一左右。

总而言之，低功耗、高效率、将多余光伏能量充入蓄电池而不影响输出是本实用新型最大的特点，电路简约成本低廉功能较多也是本实用新型的特点之一，根据需要V2输出可以调节为10v以内7.5v以上任意电压输出，V1输出可以在20V以内任意调节。

Claims (10)

1.一种间歇性电能馈入型不间断电源，包括馈入电能和蓄电池，其特征在于还包括稳压电路和将多余电能存入蓄电池的充电电路，所述馈入电能的输出端分别连接所述充电电路和所述稳压电路的输入端，所述充电电路的输出端连接所述蓄电池的输入端，所述蓄电池的输出端连接所述稳压电路的输入端，所述稳压电路的两路输出端外连接用电端。

2.如权利要求1所述的间歇性电能馈入型不间断电源，其特征在于所述充电电路包括：蓄电池、运算放大器、充电单元、充电电路控制器、采样电路和电池状态检测单元，所述电池状态检测单元设有两个控制端口，所述馈入电能的输出端分别连接所述采样电路的输入端和第一所述控制端口的输入端，第一所述控制端口的输出端分别连接所述充电电路控制器的采样信号输入端和所述充电单元的正极，所述采样电路的输出端连接所述运算放大器的负输入端，所述运算放大器的输出端连接所述充电电路控制器的误差放大信号输入端，所述充电电路控制器的控制信号输出端连接所述充电单元的控制端，所述充电单元的正负极分别连接所述蓄电池的正负输入端、所述电池状态检测单元的输入端和第二所述控制端口的输入端，第二所述控制端口的输出端连接所述稳压电路的输入端，所述电池状态检测单元的两个控制端分别连接第一所述控制端口的控制输入端和第二所述控制端口的控制输入端。

3.如权利要求2所述的间歇性电能馈入型不间断电源，其特征在于所述稳压电路包括：电压比较器、设定器、场效应晶体管、电感和电容，所述稳压电路的输入端连接所述设定器的输入端和所述场效应晶体管的源极并通过连接一个电阻分别连接所述电压比较器的输出端和所述场效应晶体管的栅极，所述设定器的输出端连接所述电压比较器的正输入端，所述场效应晶体管的漏极连接所述电感的输入端并通过连接一个稳压二极管后接地，所述电感的输出端分别连接所述电压比较器的负输入端、所述电容的输入端和用电端，所述电容的输出端接地。

4.如权利要求3所述的间歇性电能馈入型不间断电源，其特征在于所述电池状态检测单元包括型号为XC615002的芯片和运算放大器，所述运算放大器的正输入端连接充电单元的反馈输出端，所述运算放大器的输出端连接所述充电电路控制器的CS端。

5.如权利要求4所述的间歇性电能馈入型不间断电源，其特征在于所述运算放大器采用型号为OPA227的芯片。

6.如权利要求5所述的间歇性电能馈入型不间断电源，其特征在于所述充电电路控制器采用型号为UCC3800的芯片。

7.如权利要求6所述的间歇性电能馈入型不间断电源，其特征在于所述充电单元采用型号为IRF640的芯片。

8.如权利要求7所述的间歇性电能馈入型不间断电源，其特征在于所述场效应管采用型号为PMOS9530的元件。

9.如权利要求8所述的间歇性电能馈入型不间断电源，其特征在于所述电压比较器采用双电压比较器型号为LM393的芯片。

10.如权利要求9所述的间歇性电能馈入型不间断电源，其特征在于蓄电池采用高能量密度的锂离子电池。

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