CN203800692U - 一种水下机器人rov的电源管理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水下机器人ROV的电源管理电路，包括外接电源、上位机供电模块和下位机供电模块，上、下位机供电模块均包括用于供电的双电源电路和实现双电源电路切换的自动切换电路，一电源电路是外接电源被转换成相应的直流电给上、下位机供电，另一电源电路是蓄电池供电模块，外接电源在供电的同时将被转换成直流充电电源给蓄电池供电模块充电；本实用新型的有益效果是通过一个外接电源，实现备用电源的储备并实现对设备的双电源自动切换供电，使供电方式更加简单、并提高了切换的效率。

Description

一种水下机器人ROV的电源管理电路

技术领域

本实用新型涉及一种电源自动切换电路，具体来说涉及到一种自动充电并切换的双电源管理电路。

背景技术

目前，一些重要的设备需要配置备用电源，当主电源出现故障时，需要自动切换到备用电源模式，防止设备运行的中断。传统最常用的切换方式采用继电器来切换，继电器切换需要较长时间、开关频率有一定的限制等缺点，且当前用于切换的两个电源一般都是外接电源，造成了供电布局的繁琐。中国专利文献中，公布号为CN102593946A、名称为一种基于功率MOSFET应用的双电源自动切换电路的文献公开一种方案（参见该申请说明书全文），包括一个电压检测器、三个三极管、两个P沟道的功率MOSFET、两个二极管、两个二级发光管以及若干电阻元件组成的，当主电源电压发生跌落的时候就可以第一时间驱动电压检测器完成电源自动切换工作。

上述现有技术解决了继电器切换的诸多缺点，实现了主电源和备用电源之间不间断自动切换，但是上述方案仍采用了两个外接电源，结构复杂、功能单一。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种水下机器人ROV电源管理系统，目的是通过一个外接电源，实现备用电源的储备并实现对设备的双电源自动切换供电，使供电方式更加简单、并提高了切换的效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是提供一种水下机器人ROV电源管理系统，包括外接电源、上位机供电模块和下位机供电模块，上、下位机供电模块均包括用于供电的双电源电路和实现双电源电路切换的自动切换电路，一电源电路是外接电源被转换成相应的直流电给上、下位机供电，另一电源电路是蓄电池供电模块，外接电源在给上、下位机供电的同时将被转换成直流充电电源给蓄电池供电模块充电。

和现有技术相比，本方案基于对供电方式的改进，设计了通过一个外接电源，在给设备供电的同时，利用该外接电源储备备用电源，当外接电源出现故障时，自动切换至备用电源模式，本方案充分地利用外接电源，使供电方式更加简便，在电源管理电路中产生了积极的效果。

基于上述方案，本实用新型还做了如下改进：

上位机的蓄电池供电模块包括第一直流充电电源，第一直流充电电源分别通过电阻与第一MOS管的栅极、漏极相连，第一MOS管的栅、源极接有电阻，第一MOS管的源极接地，第一MOS管的栅极与控制电路的第一引脚相连，第二MOS管的源极与第一直流充电电源相连，第二MOS管的栅极与第一MOS管的漏极相连，第二MOS管的漏极通过第一蓄电池接地；本改进方案通过控制第一MOS管的栅极实现蓄电池的充电，可以通过蓄电池电压的检测或其他方式，在蓄电池的电量下降到一定阈值时，控制电路向第一MOS管的栅极输出高电平，蓄电池开始充电；本改进方案充分利用了外接电源，将外接电源转换成相应的直流充电电源给蓄电池供电，通过对第一MOS管的控制，实现蓄电池的充电，完成了备用电源的储备。

上位机的自动切换电路包括分别通过二极管与两个电源电路的输出端连接的开关按键，二极管的正极与第三MOS管的源极相连，第三MOS管的栅极与第四MOS管的漏极相连，第三MOS管的栅极、源极间接有电阻、漏极通过二极管输出电压，开关按键的另一端分别连接第五MOS管的源极、通过电阻连接第四MOS管的栅极，第四MOS管的源极接地、栅极与源极间接有电阻，第五MOS管的源极、栅极间接有二极管，第五MOS管的源极与第三MOS管的漏极间接有电阻，第五MOS管的漏极通过二极管输出电压；本改进方案通过第五MOS实现开关的作用，当接有外接电源时，第五MOS管不导通，外接电源装换成相应的直流电源给上位机供电，当没有外接电源时，第五MOS管导通，蓄电池实现上位机的供电；通过MOS管实现了两个电源电路的自动切换，其中开关按键是总开关，按下后，上、下位机开始进入供电工作模式。

下位机的蓄电池供电模块包括第二直流充电电源，第二直流充电电源分别通过电阻与第二十一MOS管的栅极、第二十二MOS管的栅极相连，第二十一MOS管的栅、源极接有电阻，第二十一MOS管的源极接地，第二十一MOS管的栅极与控制电路的第二控制引脚相连，第二十二MOS管的源极与第二直流充电电源相连，第二十二MOS管的栅极与第二十一MOS管的漏极间接有电阻，第二十二MOS管的漏极通过第二蓄电池接地；本改进方案的原理与上位机的蓄电池供电模块相同，区别点在于下位机的第二直流充电电源的电压高于上位机的第一直流充电电源，为了保证第二十一MOS管的导通压降，在充电电源与第二十一MOS管的漏极间，即第二十一MOS管的漏极与第二十二MOS管的栅极间接有一压降电阻。

下位机的自动切换电路包括第二十五MOS管，第二十五MOS管的源极与下位机蓄电池供电模块的输出端相连，源极与栅极间接有串联的电阻和二极管，漏极通过两个并联的二极管输出电压，第二十五MOS管的栅极还通过电阻与下位机的另一供电电源电路的输出端相连，下位机的另一供电电源电路的输出端通过两个并联的二极管输出电压；本改进方案的下位机双电源的切换是通过MOS的开关作用实现的，外接电源存在时，外接电源转换成相应的直流电源给下位机供电，此时MOS管不导通，当没有外接电源时，MOS管导通蓄电池电源给下位机供电，此外，由于下位机的供电电源电压值大，在输出时采用两个二极管并联方式分流。

自动切换电路的电压输出端并联由电容构成的滤波电路；本改进方案是为了保证输出电压的质量，滤去不必要的干扰。

在上、下位机供电模块的每路电源的电压输出端并联由电阻构成的电压取样电路；本改进方案是每隔一段时间检测每路电源的电量，供系统做参考处理，以便能够及时发现故障。

附图说明

图1是本实用新型的电气方框图

图2是本实用新型的上位机供电电路图

图3是本实用新型的下位机供电电路图

具体实施方式

本实用新型为了实现供电方式更加简单，充分利用外接电源，提高工作效率，其总的构思是这样的：结合双电源供电管理的模式，利用外接电源储备备用电源，实现一个外接电源产生双电源供电，并可自动切换的供电模式，本实用新型将上述电路进行优化及相关部件的组合，最终实现本实用新型。

下面将结合具体实施例和附图对本发明做详细说明。

实施例

如图1所示，一种水下机器人ROV的电源管理电路，包括外接电源、上、下位机供电模块和控制电路，上、下位机供电模块均包括用于供电的双电源电路和实现双电源电路切换的自动切换电路，一电源电路是外接电源被转换成相应的直流电给上、下位机供电，另一电源电路是蓄电池供电模块，外接电源在给上、下位机供电的同时将被转换成直流充电电源给蓄电池供电模块充电。

如图2所示，上位机的蓄电池供电模块包括第一直流充电电源，第一直流充电电源通过电阻R1、R3分别与第一MOS管Q1的栅极、漏极相连，第一MOS管Q1的栅、源极接有电阻R2，第一MOS管Q1的源极接地，第一MOS管Q1的栅极与控制电路的第一引脚相连，第二MOS管Q2的源极与第一直流充电电源相连，第二MOS管Q2的栅极与第一MOS管Q1的漏极相连，第二MOS管Q2的漏极通过第一蓄电池接地，在第一蓄电池两端并有两个串联的电阻R4、R5，定时测取电阻R5上的压降，用于参考第一蓄电池的实时电量；

上位机的自动切换电路包括分别通过二极管D1、D2与两个电源电路的输出端连接的开关按键，二极管D2的正极与第三MOS管Q3的源极相连，第三MOS管Q3的栅极与第四MOS管Q4的漏极相连，第三MOS管Q3的栅极、源极间接有电阻R8、漏极通过二极管D5输出电压，开关按键的另一端分别连接第五MOS管Q5的源极、通过电阻R9连接第四MOS管Q4的栅极，第四MOS管Q4的源极接地、栅极与源极间接有电阻R10，第五MOS管Q5的源极、栅极间接有二极管D3，第五MOS管Q5的源极与第三MOS管Q3的漏极间接有电阻R11，第五MOS管Q5的漏极通过二极管D4输出电压，电压输出端并有由电容C1、C2并联形成的滤波电路。

如图3所示，下位机的蓄电池供电模块包括第二直流充电电源，第二直流充电电源分别通过电阻R21、R23与第二十一MOS管Q21的栅极、第二十二MOS管Q22的栅极相连，第二十一MOS管Q21的栅、源极接有电阻R22，第二十一MOS管Q21的源极接地，第二十一MOS管Q21的栅极与控制电路的第二控制引脚相连，第二十二MOS管Q22的源极与第二直流充电电源相连，第二十二MOS管Q22的栅极与第二十一MOS管Q21的漏极间接有电阻R29，第二十二MOS管Q22的漏极通过第二蓄电池接地，在第二蓄电池两端并有两个串联的电阻R24、R25，定时测取电阻R25上的压降，用于参考第二蓄电池的实时电量；

下位机的自动切换电路包括第二十五MOS管Q25，第二十五MOS管Q25的源极与下位机蓄电池供电模块的输出端相连，源极与栅极间接有串联的电阻R31和二极管D23，漏极通过并联的二极管D24、D27输出电压，第二十五MOS管Q25的栅极还通过电阻R28与下位机的另一供电电源电路的输出端相连，下位机的另一供电电源电路的输出端通过两个并联的二极管D25、D26输出电压，电压输出端并有由两个电容C21、C22并联形成的滤波电路。

Claims (7)

1.一种水下机器人ROV的电源管理电路，包括外接电源、上、下位机供电模块和控制电路，上、下位机供电模块均包括用于供电的双电源电路和实现双电源电路切换的自动切换电路，其特征在于：一电源电路是外接电源被转换成相应的直流电给上、下位机供电，另一电源电路是蓄电池供电模块，外接电源在给上、下位机供电的同时将被转换成直流充电电源给蓄电池供电模块充电。

2.根据权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于：上位机的蓄电池供电模块包括第一直流充电电源，第一直流充电电源分别通过电阻（R1、R3）与第一MOS管（Q1）的栅极、漏极相连，第一MOS管（Q1）的栅、源极接有电阻（R2），第一MOS管（Q1）的源极接地，第一MOS管（Q1）的栅极与控制电路的第一引脚相连，第二MOS管（Q2）的源极与第一直流充电电源相连，第二MOS管（Q2）的栅极与第一MOS管（Q1）的漏极相连，第二MOS管（Q2）的漏极通过第一蓄电池接地。

3.根据权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于：上位机的自动切换电路包括一端分别通过二极管（D1、D2）与两个电源电路的输出端连接的开关按键，二极管（D2）的正极与第三MOS管（Q3）的源极相连，第三MOS管（Q3）的栅极与第四MOS管（Q4）的漏极相连，第三MOS管（Q3）的栅极、源极间接有电阻（R8），漏极通过二极管（D5）输出电压，开关按键的另一端分别连接第五MOS管（Q5）的源极、通过电阻（R9）连接第四MOS管（Q4）的栅极，第四MOS管（Q4）的源极接地，栅极与源极间接有电阻（R10），第五MOS管（Q5）的源极、栅极间接有二极管（D3），第五MOS管（Q5）的源极与第三MOS管（Q3）的漏极间接有电阻（R11），第五MOS管（Q5）的漏极通过二极管（D4）输出电压。

4.根据权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于：下位机的蓄电池供电模块包括第二直流充电电源，第二直流充电电源分别通过电阻（R21、R23）与第二十一MOS管（Q21）的栅极、第二十二MOS管（Q22）的栅极相连，第二十一MOS管（Q21）的栅、源极接有电阻（R22），第二十一MOS管（Q21）的源极接地，第二十一MOS管（Q21）的栅极与控制电路的第二控制引脚相连，第二十二MOS管（Q22）的源极与第二直流充电电源相连，第二十二MOS管（Q22）的栅极与第二十一MOS管（Q21）的漏极间接有电阻（R29），第二十二MOS管（Q22）的漏极通过第二蓄电池接地。

5.根据权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于：下位机的自动切换电路包括第二十五MOS管（Q25），第二十五MOS管（Q25）的源极与下位机蓄电池供电模块的输出端相连，源极与栅极间接有串联的电阻（R31）和二极管（D23），漏极通过两个并联的二极管（D24、D27）输出电压，第二十五MOS管（Q25）的栅极还通过电阻（R28）与下位机的另一供电电源电路的输出端相连，下位机的另一供电电源电路的输出端通过两个并联的二极管（D25、D26）输出电压。

6.根据权利要求3或5所述的电源管理电路，其特征在于：自动切换电路的电压输出端并联由电容构成的滤波电路。

7.根据权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于：在上、下位机供电模块的每路电源的电压输出端并联由电阻构成的电压取样电路。