CN203967815U - 一种基于超极电容的浮标不间断电源管理电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于超极电容的浮标不间断电源管理电路。一种基于超极电容的浮标不间断电源管理电路，其特征在于：包括均与输出电路接线模块连接的太阳能电池发电及电压测量模块、超级电容模组充电及电压测量模块、干电池组控制及电压测量模块、总电源输出控制模块，所述太阳能电池发电及电压测量模块还与超级电容模组充电及电压测量模块连接使太阳能电池发电及电压测量模块对输出电路接线模块供电的同时给超级电容模组充电及电压测量模块充电。本实用新型由太阳能电池、超级电容模组、干电池三者结合对浮标电路系统供电，实现了浮标的可持续工作，且提高了浮标的工作时间。
Description
技术领域
本实用新型属于电源管理技术领域，具体涉及一种用于海洋浮标的以太阳能电池为电能发生单元，以超极电容为电能周期性存储单元，以大容量可长久存放的干电池作为后备电源，通过处理器采集电路信息，控制PMOS管对后备电源的启停，达到电路不间断对系统供电的电路。
背景技术
海洋浮标设备在海洋技术开发领域得到广泛应用，海洋浮标设备一个重要的技术指标为其持续不间断工作时间，其电源管理电路的优劣直接影响着浮标的工作时间。传统浮标电源采用太阳能电池发电，直接给铅蓄电池或锂电池充电。蓄电池再持续给电路系统供电。而传统方式的蓄电池存在很多问题，集中表现在：(1)蓄电池过于庞大，加大了浮标不必要的体积；(2)蓄电池充放电达到一定次数后蓄电能力降低，出现系统间断性断电，造成科学数据不完整。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于超极电容的浮标不间断电源管理电路。
为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：
一种基于超极电容的浮标不间断电源管理电路，包括均与输出电路接线模块连接的太阳能电池发电及电压测量模块、超级电容模组充电及电压测量模块、干电池组控制及电压测量模块、总电源输出控制模块，所述太阳能电池发电及电压测量模块还与超级电容模组充电及电压测量模块连接使太阳能电池发电及电压测量模块对输出电路接线模块供电的同时给超级电容模组充电及电压测量模块充电。
采用本电路，太阳能电池发电的时候给超极电容模组充电，同时受控给电路系统供电，在太阳能电池不发电的时候，超级电容模组持续给电路系统供电，从而实现可持续工作。在太阳能电池或超级电容模组出现故障时，干电池受控启动，保证电路系统正常工作。由于超级电容可充放电次数远远大于蓄电池的充放电次数，且干电池的存放时间远远大于可充电蓄电池的存放时间，大大提高了浮标的工作时间。
本实用新型的有益效果是：由太阳能电池、超级电容模组、干电池三者结合对浮标电路系统供电，实现了浮标的可持续工作，且提高了浮标的工作时间。
附图说明
图1是一种基于超极电容的浮标不间断电源管理电路原理图；
图2是太阳能电池发电及电压测量模块原理图；
图3是超级电容模组充电及电压测量模块原理图；
图4是干电池组控制及电压测量模块原理图；
图5是总电源输出控制模块原理图；
图6是输出接线模块原理图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步详细描述：
实施例1：
如图1所示的一种基于超极电容的浮标不间断电源管理电路，包括均与输出电路接线模块连接的太阳能电池发电及电压测量模块、超级电容模组充电及电压测量模块、干电池组控制及电压测量模块、总电源输出控制模块，所述太阳能电池发电及电压测量模块还与超级电容模组充电及电压测量模块连接使太阳能电池发电及电压测量模块对输出电路接线模块供电的同时给超级电容模组充电及电压测量模块充电。
图2是太阳能电池发电及电压测量模块原理图。其中SP为太阳能电池，其正极为电压正，其负极接地。第一分压电阻R1和第二分压电阻R2对太阳能电池电压分压。
图3是超级电容模组充电及电压测量模块原理图。其中ECs为超极电容模组，第三分压电阻R3和第四分压电阻R4对超极电容模组电压分压。D1为第一二极管，其正极接SP正极，其负极接ECs正极，达到遏制反向电流的作用。
图4是干电池组控制及电压测量模块原理图。BT为干电池组，D2和D3为第二二极管、第三二极管，Q1为第一PMOS管，Q2为NPN三极管，D4为第一稳压管，R5、R6为第五分压电阻、第六分压电阻。BT负极接地，正极接第三二极管D3正极，第三二极管D3负极接第一PMOS管Q1S极，第一PMOS管Q1D极接第二二极管D2负极，第二二极管D2正极接ECs正极。NPN三极管Q2C极接地，NPN三极管Q2E极接第二稳压管D5正极，第二稳压管D5负极接第一PMOS管Q1G极，NPN三极管Q2B接接电阻R9。当R9接收到高电平时，NPN三极管Q2导通，第一PMOS管Q1G极电压降低，第一PMOS管Q1导通，干电池组BT对外放电。当R9接收到低电平时NPN三极管Q2和第一PMOS管Q1均不导通，BT不放电。R9起到限流保护NPN三极管的作用。第一稳压管D4起到减小第一PMOS管Q1的G极和第一PMOS管Q1的S极电压压差过大的缺点，用于保护第一PMOS管Q1不被烧坏。第一电阻R7起到保证NPN三极管Q2不导通时第一PMOS管Q1也不导通的作用。第三二极管D3起到克服第一PMOS管Q1内部的防反击二极管的作用。第二二极管D2遏制反向电流，起到BT放电时不给ECs充电的作用。第五分压电阻R5和第六分压电阻R6对BT放电时的电压分压。
图5是总电源输出控制模块原理图。Q3为第二PMOS管，D5为第二稳压管，Q4为三极管。三极管Q4的C极接地，三极管Q4的B极接第四电阻R11，三极管Q4的E极接第二稳压管D5正极，第二稳压管D5负极接第二PMOS管Q3的G极，第二PMOS管Q3的S极接第一PMOS管Q1的S极，第二PMOS管Q3的D极为总电压输出。当第四电阻R11接收到高电平时，三极管Q4导通，第二PMOS管Q3的G极电压降低，第二PMOS管Q3的S极和D极导通，总电压输出。第二稳压管D5起到减小第二PMOS管Q3的G极和第二PMOS管Q3的S极电压压差过大的缺点，用于保护第二PMOS管Q3不被烧坏。第三电阻R10起到保证三极管Q4不导通时第二PMOS管Q3也不导通的作用。
图6是输出接线模块原理图。P为接线座，接外接控制系统。其1脚接总电压；2脚和8脚接地；3脚接R11；4脚接R9；5脚接R5和R6；6脚接R3和R4；7脚接R1和R2；当3脚接收到控制系统高电平时，控制电源输出。当4脚接收到控制系统高电平时，BT对外放电。5脚、6脚、7脚同时分别接控制系统电压采集引脚，测量BT、ECs、SP电压。
总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种基于超极电容的浮标不间断电源管理电路，其特征在于：包括均与输出电路接线模块连接的太阳能电池发电及电压测量模块、超级电容模组充电及电压测量模块、干电池组控制及电压测量模块、总电源输出控制模块，所述太阳能电池发电及电压测量模块还与超级电容模组充电及电压测量模块连接使太阳能电池发电及电压测量模块对输出电路接线模块供电的同时给超级电容模组充电及电压测量模块充电。
2.根据权利要求1所述的基于超极电容的浮标不间断电源管理电路，其特征在于：所述输出电路接线模块为可接外接控制系统的至少8个引脚的接线座；所述太阳能电池发电及电压测量模块包括太阳能电池和与其连接的第一分压电阻(R1)、第二分压电阻(R2)；所述超级电容模组充电及电压测量模块包括超级电容模组和与其连接的第一二极管(D1)、第三分压电阻(R3)、第四分压电阻(R4)；所述干电池组控制及电压测量模块包括干电池组和与其连接的第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第一稳压管(D4)、第一PMOS管(Q1)、一个NPN三极管(Q2)、第五分压电阻(R5)、第六分压电阻(R6)、第一电阻(R7)、第二电阻(R9)；所述总电源输出控制模块包括第二PMOS管(Q3)、第二稳压管(D5)、一个三极管(Q4)、第三电阻(R10)、第四电阻(R11)。
3.根据权利要求2所述的基于超极电容的浮标不间断电源管理电路，其特征在于：所述输出电路接线模块的接线座的引脚1接总电压，引脚2和引脚8接地，引脚3接R11，引脚4接R9，引脚5接R5和R6，引脚6接R3和R4，引脚7接R1和R2。
4.根据权利要求2所述的基于超极电容的浮标不间断电源管理电路，其特征在于：所述太阳能电池正极接总电压、负极接地，第一分压电阻(R1)、第二分压电阻(R2)对太阳能电池电压分压。
5.根据权利要求2所述的基于超极电容的浮标不间断电源管理电路，其特征在于：所述超级电容模组充电及电压测量模块的第一二极管(D1)的正、负极分别接太阳能电池正极和超级电容模组正极，所述第三分压电阻(R3)、第四分压电阻(R4)对超级电容模组电压分压。
6.根据权利要求2所述的基于超极电容的浮标不间断电源管理电路，其特征在于：所述干电池组控制及电压测量模块的干电池组负极接地，正极接第三二极管(D3)正极，第三二极管(D3)负极接第一PMOS管(Q1)S极，第一PMOS管(Q1)D极接第二二极管(D2)负极，第二二极管(D2)正极接超级电容模组正极，NPN三极管(Q2)C极接地，NPN三极管(Q2)E极接第二稳压管(D5)正极，第二稳压管(D5)负极接第一PMOS管(Q1)G极，NPN三极管(Q2)B极接第二电阻(R9)，第一稳压管(D4)接第一PMOS管(Q1)的G极、NPN三极管(Q2)的B极、第一电阻(R7)，第五分压电阻(R5)、第六分压电阻(R6)对干电池组放电时的电压分压。
7.根据权利要求2所述的基于超极电容的浮标不间断电源管理电路，其特征在于：所述总电源输出控制模块的三极管(Q4)的C极接地、B极接第四电阻(R11)、E极接第二稳压管(D5)正极，第二稳压管(D5)负极接第二PMOS管(Q3)的G极和第三电阻(R10)，第二PMOS管(Q3)的S极接第一PMOS管(Q1)的S极，第二PMOS管(Q3)的D极为总电压输出。
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|---|---|---|---|---|
| CN110098648A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-08-06 | 青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心 | 用于海洋观探测浮标的能源管理系统 |
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