CN203205971U - 直流式后备电源及应用其的户外直流式后备电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种直流式后备电源，该直流式后备电源与通信设备的直流输入端相连接，包括AC/DC电源模块、蓄电池、防反灌开关电路以及充放电开关电路，AC/DC电源模块用于将输入的交流电转换为直流电后分别输出给通信设备和蓄电池，防反灌开关根据其两端的输出电压状态进行切断和导通，充放电开关电路用于控制蓄电池的充电和放电；另外，本实用新型还提供一种户外直流式后备电源，对直流式后备电源进行双层保护，有利于直流式后备电源对抗户外的恶劣环境。

Description

直流式后备电源及应用其的户外直流式后备电源

技术领域

本实用新型涉及通信设备的后备电源，尤其涉及一种直流式后备电源。 

背景技术

为了满足通信覆盖的需要，通信设备广泛地分布在各处。但个别地方的电网稳定性不佳，特别是农村地区或户外，常会存在因为电网的不稳定而造成通信设备的无法正常运行的情况。为此，业内通常会为通信设备配置后备电源，以保障通信网络的正常运行。 

常见的后备电源有交流式后备电源(Uninterrupted Power Supply，UPS)，譬如后备式UPS或在线互动式UPS。后备式UPS在电网运行故障时需要通过切换模块才能对通信设备进行供电，这需要一定的切换时间，不能做到真正的不间断供电。在线互动式UPS主要包括AC/DC电源、DC/AC逆变电源和蓄电池，当电网正常运行时，AC/DC电源将交流电(220V)转换为直流电后对蓄电池进行充电，当电网运行故障时，由DC/AC逆变电源将蓄电池所释放的直流电转换为交流电提供给通信设备，在这个过程中，交流电需要转换为直流电、直流电再转化为电池化学能、电池化学能再转化为直流电，最后直流电转换为交流电后提供给通信设备，需要经过四次变换，整体变换效率低。而且，无论是后备式UPS还是在线互动式UPS，都只能为通信设备提供第二级的备份供电。 

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种直流式后备电源，用于解决整体变换效率低、间断供电以及多级备份供电的问题。 

本实用新型实施例还提供一种户外直流式后备电源，以便为前述直流式后备电源的户外应用进行保护。 

一种直流式后备电源，其输出端与通信设备的直流输入端相连接；包括蓄电池以及AC/DC电源模块，还包括防反灌开关电路以及充放电开关电路； 

所述AC/DC电源模块，用于将输入的交流电转换为直流电后分别输出给所述通信设备和所述蓄电池； 

所述防反灌开关电路，设置在所述AC/DC电源模块和所述通信设备之间，用于检测所述防反灌开关电路两端的输出电压状态，并在所述通信设备供电正常时，处于切断状态，防止所述通信设备的工作电流倒流；在所述通信设备断电时，处于导通状态，为所述通信设备提供直流电； 

所述充放电开关电路，设置在所述AC/DC电源模块和所述蓄电池之间，用于检测所述充放电开关电路两端的电压状态，并当其检测所述蓄电池电量低时，导通所述AC/DC电源模块对所述蓄电池进行供电，当其检测到所述AC/DC电源模块向通信设备供电异常时，导通所述蓄电池，并通过所述防反灌开关电路为所述通信设备供电。 

一种户外直流式后备电源，包括实现上述目的的直流式后备电源、用于包围所述直流式后备电源的箱体外壳以及位于所述箱体外壳内壁的隔热保温层。 

本实施例的有益效果为： 

1、通过防反灌开关电路对其两端的输出电压进行监控，当通信设备的电网的运行故障时，通信设备的输出电压为零，由于防反灌开关电路两端的电势 不平衡，AC/DC电源模块或蓄电池的直流电必然向通信设备输出，而且防反灌开关电路具有单向导通特性，无需切换时间，做到无间断供电。 

2、当通信设备的电网运行故障而AC/DC电源模块正常工作时，由AC/DC电源模块对通信设备直接输出直流电，实现对通信设备的第二级备份供电；当通信设备的电网及AC/DC电源模块均出现故障，由充放电开关电路控制蓄电池直接向通信设备输出直流电，实现对通信设备的第三级备份供电。 

3、当直流式后备电源对通信设备进行第二级备份供电时，只需通过交流电变换为直流电的一次变换；当直流式后备电源对通信设备进行第三级备份供电时，也只需要交流电变换为直流电、直流电转换为电池化学能、电池化学能转换为直流电三次变换，无论第二级备份供电还是第三级供电均减少了能量转换的次数，提高整体变换效率。 

4、为户外直流式后备电源提供双层保护。箱体外壳对直流式后备电源提供防水、防尘及防盗保护，隔热保温层为直流式后备电源提供防高温及防太阳辐射保护，有利于直流式后备电源对抗户外的恶劣环境。 

附图说明

图1为本实用新型实施例直流式后备电源的工作原理框图； 

图2为本实用新型实施例直流式后备电源的电路框图； 

图3为本实用新型另一实施例户外直流式后备电源的箱体外壳的外部结构图； 

图4为本实用新型另一实施例户外直流式后备电源的箱体外壳的内部结构图。 

具体实施方式

图1为本实用新型实施例1的工作原理框图。如图1所示，该直流式后备电源的输出端与通信设备的直流输入端连接。该直流式后备电源包括蓄电池、AC/DC电源模块、防反灌开关电路以及充放电开关电路，防反灌开关电路设置在AC/DC电源模块和通信设备之间，充放电开关电路设置在AC/DC电源模块和蓄电池之间。AC/DC电源模块的输入端输入220V交流电，AC/DC电源模块将其转换为直流电，再将该直流电分别输出给蓄电池及通信设备，用于蓄电池的充电和/或直接对直流式后备电源所连接的通信设备供电。该直流式后备电源的输出端通过防反灌开关电路与通信设备连接。该AC/DC电源模块通过充放电开关电路与蓄电池连接。 

通常设置通信设备的电网的供电电压高于直流式后备电源的输出电压。防反灌开关电路具有单向导通特性。当通信设备的电网运行正常时，防反灌开关电路两端的电势不平衡，根据电流流向的特性，来自通信设备的工作电流必然会流向直流式后备电源，以防止通信设备的工作电流倒流烧坏内部器件，此时设置防反灌开关电路为不通状态，对直流式后备电源起到保护作用；当通信设备的电网运行故障，防反灌开关电路检测到的通信设备端的供电电压为零，防反灌开关电路端的电势低于直流式后备电源端的电势，根据电流流向的特性，直流式后备电源端的直流电必然要流向通信设备端，防反灌开关电路导通，可实现无间断备份供电。 

充放电开关电路当检测到AC/DC电源模块输出的电压正常且高于蓄电池的电压时，切换到蓄电池的充电状态，对蓄电池进行充电；当检测到AC/DC电源模块输出的电压等于或低于蓄电池的电压时，停止对蓄电池充电；当检测到AC/DC电源模块输出的电压为零时，切换到蓄电池的放电状态。 

当通信设备的电网正常以及AC/DC电源模块输出正常时，直流式后备电源不对通信设备供电；当通信设备的电网运行故障而AC/DC电源模块输出正 常时，由AC/DC电源模块对通信设备直接输出直流电，实现第二级备份供电；此时，只需经过交流电转换为直流电的一次能量转换过程；当通信设备的电网及AC/DC电源模块均运行故障时，由蓄电池放电，提供直流电给通信设备，实现第三级供电备份；在此过程中，交流电转换为直流电，直流电转换为电池化学能，电池化学能转换为直流电。 

直流式后备电源还包括电流电压检测单元、微处理器以及为所述微处理器提供电源的内部电源。该内部电源可以独立供电，也可以与蓄电池连接，当该内部电源无法独立供电，由蓄电池通过内部电源供电。该电流电压检测单元，用于检测蓄电池的输出状态，包括对输出电流和输出电压的检测，并将该状态信息传送给微处理器。当蓄电池的输出电压低于预先设定值，由微处理器发出控制指令给充放电开关电路，使蓄电池停止放电，以保护蓄电池不会损坏。 

进一步地，直流式后备电源还包括环境监控单元。该环境监控单元，用于检测门禁信息以及蓄电池的温度信息，并将该信息传送给微处理器。微处理器根据所接收的门禁信息控制充放电开关电路和/或防反灌开关电路，和/或根据所接收的蓄电池的温度信息，对充放电开关电路发出控制指令，使蓄电池继续充电或者停止充电，以保证蓄电池在充电过程中不会因为温度的影响而达不到最低蓄电量。 

进一步地，直流式后备电源还包括远程监控单元。该远程监控单元，与外围计算机或监控中心通信，接收外围计算机或监控中心的远程信息，并将之传送给微处理器。微处理器接收远程监控单元传送的远程信息，并根据该信息发送控制指令给所述充放电开关电路和/或所述防反灌开关电路。 

进一步地，还包括防雷模块。交流电(220V)先通过防雷模块后，再输入到所述AD/DC电源模块，以用于对交流输入的防雷保护。 

户外直流式后备电源包括直流式后备电源、箱体外壳1、隔热保温层2。箱体外壳1包围住直流式后备电源，使之与外界的隔离，有利于防水、防尘及防盗。优选地，箱体外壳1为钢材质地的，这样更加坚固耐用，更有利于直流式后备电源的外层防护。图3和图4为箱体外壳1的外部和内部结构，如图4所示，箱体外壳1的内壁还包括隔热保温层2，用于防高温及防太阳辐射，保证直流式后备电源在户外的高温高太阳辐射的情况下仍然能正常工作。 

箱体外壳1内部还设置有电源散热器3，用于为AC/DC电源模块进行散热，保证AC/DC电源模块不会因为过热而出现故障，提高其稳定性。 

箱体外壳1的内部还设置有用于放置蓄电池的蓄电池仓4，以及用于放置除蓄电池外的直流式后备电源的其他器件的电源仓5。这样分开放置，有利于保持空间布局整洁，也便于对户外直流式后备电源的维护。 

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (8)

1.一种直流式后备电源，其输出端与通信设备的直流输入端相连接；包括蓄电池以及AC/DC电源模块，其特征在于：还包括防反灌开关电路以及充放电开关电路；

所述AC/DC电源模块，用于将输入的交流电转换为直流电后分别输出给所述通信设备和所述蓄电池；

所述防反灌开关电路，设置在所述AC/DC电源模块和所述通信设备之间，用于检测所述防反灌开关电路两端的输出电压状态，并在所述通信设备供电正常时，处于切断状态，防止所述通信设备的工作电流倒流；在所述通信设备断电时，处于导通状态，为所述通信设备提供直流电；

所述充放电开关电路，设置在所述AC/DC电源模块和所述蓄电池之间，用于检测所述充放电开关电路两端的电压状态，并当其检测所述蓄电池电量低时，导通所述AC/DC电源模块对所述蓄电池进行供电，当其检测到所述AC/DC电源模块向通信设备供电异常时，导通所述蓄电池，并通过所述防反灌开关电路为所述通信设备供电。

2.根据权利要求1所述的直流式后备电源，其特征在于：还包括电流电压检测单元、微处理器以及为所述微处理器提供电源的内部电源，所述电流电压检测单元，用于检测蓄电池的输出状态并将之传送给所述微处理器；所述微处理器，用于接收并分析所述电流电压检测单元所传送的信息，当所述蓄电池的输出电压低于预先设定值时，并向所述充放电开关电路发出停止放电指令。

3.根据权利要求1所述的直流式后备电源，其特征在于：还包括环境监控单元、微处理器以及为所述微处理器提供电源的内部电源，所述环境监控单元，用于检测门禁信息以及蓄电池的温度信息，并将之传送给所述微处理器；所述微处理器，用于接收所述环境监控单元传送的信息，并根据该信息控制所述充放电开关电路和/或所述防反灌开关电路。

4.根据权利要求1所述的直流式后备电源，其特征在于：还包括远程监控单元、微处理器以及为所述微处理器提供电源的内部电源，所述远程监控单元，用于接收外围计算机或监控中心的远程信息，并将之传送给所述微处理器；所述微处理器，用于接收所述远程监控单元传送的远程信息，并根据该信息控制所述充放电开关电路和/或所述防反灌开关电路。

5.根据权利要求1所述的直流式后备电源，其特征在于：还包括防雷模块，交流电通过防雷模块后，输入到所述AD/DC电源模块。

6.一种户外直流式后备电源，其特征在于：包括权利要求1-5中任意一项所述的直流式后备电源、用于包围所述直流式后备电源的箱体外壳以及位于所述箱体外壳内壁的隔热保温层。

7.根据权利要求6所述的户外直流式后备电源，其特征在于：还包括用于为所述AC/DC电源模块进行散热的电源散热器。

8.根据权利要求6所述的户外直流式后备电源，其特征在于：还包括用于放置所述直流式后备电源的除所述蓄电池外的其他全部器件的电源仓，以及用于放置所述蓄电池的蓄电池仓。

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