CN203056638U - 一种应用于rtu的智能电源装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种应用于RTU的智能电源装置，包括RTU电源接口模块、外部电源模块和蓄电池模块，其特征是，还包括无扰动切换电路和蓄电池充电电路，所述无扰动切换电路的输入端分别与外部电源模块和蓄电池模块连接，输出端与RTU电源接口模块连接；所述蓄电池充电电路包括充电电源模块和充电管理模块，所述充电电源模块通过充电管理模块与蓄电池模块连接。本实用新型通过采用无扰动切换电路实现了外部电源供电和蓄电池供电无扰动切换，不影响RTU的正常运行，减少对电路板的冲击，延长元器件寿命；蓄电池的智能充电方式，可延长电池寿命，减少污染，提高蓄电池的充电效率。

Description

一种应用于RTU的智能电源装置
技术领域
本实用新型涉及一种电源装置，具体地说是一种应用于RTU的智能电源装置。
背景技术
RTU（Remote Terminal Unit,远程终端测控单元）是一种能自动完成水文（水情、水资源）参数的采集、存储、传输和控制的设备。为了满足RTU的正常工作，RTU通常用组合电源供电方式：外部电源和蓄电池组合供电。在外部电源正常的情况下由外部电源给RTU供电，当外部电源异常时切换到蓄电池供电。但是，目前的RTU在外部电源和蓄电池供电之间进行切换时，切换动作不够及时，存在给RTU供电的时间死区，RTU存在瞬间失电现象，造成切换扰动，影响RTU的正常运行，冲击电路板，损害元器件寿命。不仅如此，目前的RTU对蓄电池的充放电及运行状态缺乏管理，对蓄电池充电通常采用恒压充电方式或者恒流充电方式，采用恒压充电方式，充电初期电流较大，对电池的冲击较大，充电末期充电电压在达到峰值后会下降，会导致电池温度升高，电压下降，将造成电池的热失踪，损害电池的性能，易造成电池发热，电池寿命缩短，电池报废后造成二次污染等；如采用恒流充电方式，此充电方式开始的充电电流过小，在充电后期电流又过大，整个充电过程时间长、析出气体多，对极板的冲击大、能耗大、充电效率低。
实用新型内容
针对上述不足，本实用新型提供了一种应用于RTU的智能电源装置,其不仅能够提高充电效率，而且能够延长电池的使用寿命。
本实用新型解决其技术问题采取的技术方案是：一种应用于RTU的智能电源装置，包括RTU电源接口模块、外部电源模块和蓄电池模块，其特征是，还包括无扰动切换电路和蓄电池充电电路，所述无扰动切换电路的输入端分别与外部电源模块和蓄电池模块连接，输出端与RTU电源接口模块连接；所述蓄电池充电电路包括充电电源模块和充电管理模块，所述充电电源模块通过充电管理模块与蓄电池模块连接。
进一步地，所述无扰动切换电路包括供电电源控制电路、切换开关和储能模块，所述切换开关的输入端分别与外部电源模块和蓄电池模块连接，输出端通过储能模块与RTU电源接口模块连接，控制端与供电电源控制电路连接。
进一步地，所述切换开关包括MOSFET晶体管。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过采用无扰动切换电路实现了外部电源供电和蓄电池供电无扰动切换，不影响RTU的正常运行，减少对电路板的冲击，延长元器件寿命；蓄电池的智能充电方式，可延长电池寿命，减少污染，提高蓄电池的充电效率。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为本实用新型的电路原理图；
图中，1 RTU电源接口模块，2 外部电源，3 蓄电池，4 切换开关，5 供电电源控制电路，6 充电管理模块，7 充电电源模块。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。
如图1所示，本实用新型的一种应用于RTU的智能电源装置，它包括RTU电源接口模块1、外部电源模块2、蓄电池模块、无扰动切换电路和蓄电池充电电路，所述无扰动切换电路的输入端分别与外部电源模块2和蓄电池模块3连接，输出端与RTU电源接口模块1连接。其中，所述无扰动切换电路包括供电电源控制电路5、切换开关4和储能模块，所述切换开关4采用包括MOSFET晶体管，其输入端分别与外部电源模块2和蓄电池模块3连接，输出端通过储能模块与RTU电源接口模块1连接，控制端与供电电源控制电路5连接；所述蓄电池充电电路包括充电电源模块7和充电管理模块6，所述充电电源模块7通过充电管理模块6与蓄电池模块3连接。
本实用新型的工作原理为:所述切换开关4为通过电信号控制其通断状态的元器件，控制供电电源之间的切换，当外部电源模块供电电压正常时，采用外部电源模块供电；当外部电源模块供电电压过低或掉电时，切换为蓄电池模块供电，切换时，切换开关快速动作，储能模块滤除切换时的扰动，达到RTU供电电源的无扰动切换的目的。蓄电池充电电路设计有充电管理模块，充电管理模块设置在蓄电池模块和蓄电池充电电源模块之间。蓄电池充电电路检测蓄电池模块的电压，当蓄电池模块欠压时，涓流充电，充至电压正常后，恒压充电，充电结束后，进入低电流待机模式，仍监测管理蓄电池模块的电压，当蓄电池模块的电压下降到蓄电池模块输出电压的97.5%以下时，将自动为电池充电。实现了对蓄电池模块的三段式充电。
图2为本实用新型的电路原理图。如图2所示，切换开关4选用P沟道MOSFET晶体管，储能模块采用电容C1，供电电源控制电路5采用凌力尔特公司生产的LT4412芯片，其具有3V至28V的AC/DC适配器电压范围，VIN为主输入电源电压端；GND为接地端；CTL为数字控制输入端；STAT为漏极开路输出状态引脚；GATE是P通道MOSFET栅极驱动引脚，当辅助电源是连接时，GATE引脚拉至SENSE引脚电压，关闭P-沟道MOSFET；SENSE电源检测输入引脚，提供电源内部电路是一个电压感测输入到内部模拟控制器，此输入通常提供的电源的辅助信号源。
充电管理模块6选用的是凌力尔特公司生产的LT3652芯片，所述LT3652芯片可接受4.95至32V的宽输入范围，且其具有40V绝对最大额定值以增加系统裕度，可编程充电电流高达2A，其内部恒定频率为1MHz的高频开关，可提高充电效率，其浮充电压Vbat可由电阻分压器方便设置，最高可达14.4V，满足绝大充电电池的充电需求。VIN为电池充电器输入电源端；GND为接地端；VIN_REG为输入电压调节参考端；为精密阈值关断引脚；
Figure BDA00002747340900042
为集电极开路充电状态输出端，通常通过一个电阻拉升到一个基准电压；
Figure BDA00002747340900043
为集电极开路充电状态输出端，通常拉升到一个基准电压通过一个电阻；TIMER为结束循环定时器编程引脚；VFB为电池浮置电压反馈基准端；NTC为电池温度监测引脚；BAT为充电器输出引脚；SENSE为充电电流检测引脚；BOOST为自举电源开关驱动器端；SW为开关量输出引脚。精密的门限关断引脚
Figure BDA00002747340900044
支持欠压锁定功能；两个OC门引脚
Figure BDA00002747340900045
和
Figure BDA00002747340900046
灌电流高达10mA，可驱动LED以标识充电器的充电或故障状态。
外部电源模块2的正极和P沟道MOSFET晶体管的源极（S）、LT4412芯片的SENSE引脚连接，蓄电池模块3的正极和P沟道MOSFET晶体管的漏极（D）、LT4412芯片的VIN引脚及LT3652芯片的BAT引脚连接，P沟道的MOSFET晶体管的栅极（G）和LT4412芯片的GATE引脚连接，RTU电源接口模块1通过电容C1接地，充电电源模块7的正极和LT3652芯片的VIN引脚连接，LT3652芯片的SENSE引脚通过电阻R3连接蓄电池模块正极，LT3652芯片的SW引脚通过电容C2与引脚BOOST连接，LT3652芯片的BOOST引脚连接二极管D1的负极，二极管D1的正极连接二极管D2的正极，二极管D2的负极连接蓄电池模块3的正极，LT3652芯片的TIMER引脚接地，LT3652芯片的
Figure BDA00002747340900047
引脚通过电阻R8连接充电电源模块7的正极，LT3652芯片的引脚通过电阻R2连接二极管D4的负极，二极管D4的正极连接充电电源模块7的正极，LT3652芯片的
Figure BDA00002747340900049
引脚通过电阻R1连接二极管D3的负极，二极管D3的正极连接充电电源模块7的正极。
如图2所示，由图中可以看出RTU的2种供电电源：外部电源模块2和蓄电池模块3。供电方式切换模块LT4412芯片控制一个外部P沟道MOSFET晶体管，根据P沟道MOSFET晶体管的通断来选择RTU的供电电源。LT4412芯片的SENSE引脚监测外部电源模块2的电压，电压正常时，LT4412芯片的引脚GATE拉低至SENSE引脚电压，P沟道MOSFET晶体管断开，RTU电源接口模块1与蓄电池模块3断开，此时RTU的供电电源为外部电源模块2；当电压过低或掉电时，LT4412芯片的引脚GATE拉高至SENSE引脚电压，P沟道MOSFET晶体管闭合，RTU的供电电源切换为蓄电池模块3。在RTU供电电源的切换时，MOSFET晶体管快速动作，储能电容C1滤除切换的扰动，实现了RTU供电电源无扰动切换。
蓄电池模块3充电期间，
Figure BDA00002747340900051
引脚拉低使二极管D4亮，如果没有故障的情况下，
Figure BDA00002747340900052
引脚高阻抗使二极管D3灭，若出现温度故障或电池坏故障，
Figure BDA00002747340900053
引脚拉低使二极管D3亮。LT3652芯片的VFB引脚和电阻R4、R5、R6、R7组成输入电压调节环路，通过电阻分压器可方便设定最低输入电压，并能根据VFB引脚的输入电压的大小自动调整充电电流，在蓄电池模块3充电期间，LT3652芯片的SENSE引脚检测蓄电池模块3电压的大小，当检测到蓄电池模块3电压低于0.7倍的Vbat（蓄电池3额定输出电压）时，进入预置充电模式，为电池涓流充电，充电电流为最大充电电流的15%，当蓄电池模块3电压升至Vbat的70%以上时，充电电流自动增大至最大充电电流。充电结束后，LT3652芯片进入低电流待机模式，但仍可以管理蓄电池模块的电压，当蓄电池模块3电压下降到Vbat的97.5%以下时，将自动为蓄电池模块3充电。通过这种方式实现三段式充电方式对蓄电池模块充电，提高充电效率，延长电池的使用寿命。
除本实用新型所述的结构外，其余均为现有技术。
以上所述只是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种应用于RTU的智能电源装置，包括RTU电源接口模块、外部电源模块和蓄电池模块，其特征是，还包括无扰动切换电路和蓄电池充电电路，所述无扰动切换电路的输入端分别与外部电源模块和蓄电池模块连接，输出端与RTU电源接口模块连接；所述蓄电池充电电路包括充电电源模块和充电管理模块，所述充电电源模块通过充电管理模块与蓄电池模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种应用于RTU的智能电源装置，其特征是，所述无扰动切换电路包括供电电源控制电路、切换开关和储能模块，所述切换开关的输入端分别与外部电源模块和蓄电池模块连接，输出端通过储能模块与RTU电源接口模块连接，控制端与供电电源控制电路连接。
3.根据权利要求2所述的一种应用于RTU的智能电源装置，其特征是，所述切换开关包括MOSFET晶体管。
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