CN204089330U - 一种自适应的电源电池双路供电装置 - Google Patents

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杨汾艳
付聪
盛超
肖勇
林国营
赵伟
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Guangdong Saiwei Electronics Co.,Ltd.
Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
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CELLWISE MICROELECTRONICS Co Ltd (DONGGUAN)
Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
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Abstract

一种自适应的电源电池双路供电装置,包括电源模块和电池模块,电源模块输出的VDD1经防反接单元变为VIN后再经隔离DC/DC模块输出系统供电电压VCC,电池模块输出的VBAT经DC/DC模块后输出同一系统供电电压VCC;另有掉电隔离检测单元输入用来检测电源模块是否掉电用的防反接单元输出VIN、输出控制信号INT和用来检测电源模块是否恢复正常设置的ADC_DET电平检测信号至一嵌入式处理单元,嵌入式处理单元输出CTR信号控制DC/DC模块的启停。本装置可自动识别外部电源是否掉电,从而智能地切换供电支路;具有防反接功能,可有效保护电路装置;采用DC/DC模块供电,相较于传统的LDO电路,能量转换效率高,发热量小;实现电气隔离节省隔离支路,有效避免隔离支路产生压降和损耗的问题。

Description

—种自适应的电源电池双路供电装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种供电装置,尤其是涉及一种自适应的电源电池双路供电装置。
背景技术
[0002] 随着电气化的广泛应用,在众多领域中都存在不可断电的重要设备,为保证这些重要设备获得不间断的电源供电,需要对其进行双路供电。这样,在其中一路电源供电发生中断时,立即采用另一路电源作为供电输出。
[0003] 专利号为“201120472099.7”,名为“一种双路供电装置”的中国实用新型专利,包括:整流模块、充电转换电路模块、后备电源模块、双路供电模块、LDO模块、MCU模块;整流模块一端连接交流市电,另一端连接双路供电模块和充电转换电路模块;充电转换电路模块连接后备电源模块;后备电源模块连接双路供电模块;双路供电模块连接LDO模块;LD0模块连接MCU模块;MCU模块分别连接后备电源模块、充电转换电路模块及双路供电模块。交流市电正常供电时,MCU模块切断后备电源模块,不消耗后备电源模块的电能,并控制充电转换电路模块给后备电源模块充电,提高后备电源模块的使用寿命;当交流市电掉电时,MCU模块控制后备电源模块给MCU模块供电,使MCU模块继续工作。该技术存在以下不足之处:
[0004] I,不能自动识别外部市电是否掉电。
[0005] 2,当MCU模块负载较大(工作电流较大)时,LDO电路发热严重,且能量转换效率低、隔离支路压降较大且损耗较大。
实用新型内容
[0006] 本实用新型所要解决的技术问题,就是提供一种可自动识别外部市电是否掉电、且当MCU模块负载较大时发热较少、能量转换效率高、隔离支路压降和损耗小的自适应的电源电池双路供电装置。
[0007] 解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案是:
[0008] 一种自适应的电源电池双路供电装置,包括电源模块和电池模块,其特征是:所述的电源模块输出的VDDl经防反接单元变为VIN后再经隔离DC/DC模块输出系统供电电压VCC,所述的电池模块输出的VBAT经DC/DC模块后输出同一系统供电电压VCC ;另有掉电隔离检测单元输入用来检测电源模块是否掉电用的防反接单元输出VIN、输出控制信号INT和用来检测电源模块是否恢复正常设置的ADC_DET电平检测信号至一嵌入式处理单元,嵌入式处理单元输出CTR信号控制DC/DC模块的启停。
[0009] 所述的掉电隔离检测单元和嵌入式处理单元的供电电压为系统供电电压VCC。
[0010] 所述的隔离DC/DC模块和掉电隔离检测单元既采用电源接地PGND也采用普通接地GND,所述的电源模块采用电源接地PGND,所述的DC/DC模块、电池模块和嵌入式处理单元采用普通接地GND。
[0011] 所述的掉电隔离检测单元的组成和连接关系为:VIN输入端分别经储能电容Cl支路和串联的稳压管Dl和第一电阻Rl支路后接电源接地,稳压管Dl和第一电阻Rl之间经第二电阻R2后连接至一三极管Ql的基极,三极管Ql的发射极接电源接地、集电极连接至一光电稱合器的输入端,光电稱合器的另一输入端则输入经第三电阻R3的VIN输入信号,光电I禹合器的一个输出端接系统电压VCC、另一输入端除输出INT信号外还经第四电阻R4接地、且经第五电阻R5输出ADC_DET信号。
[0012] 所述的防反接单元的组成和连接关系为:
[0013] 一 PMOS管Q2的D输入端输入VDDl信号、S输出端输出VIN信号、另一 G端经第七电阻R7接电源接地,PMOS管Q2的S输出端和G端之间通过第六电阻R6连接。
[0014] 其余的单元和模块都是现有技术。
[0015] 有益效果:通过本技术方案,可以自动识别外部电源是否掉电,从而智能地切换供电支路;具有防反接功能,可以有效保护电路装置;采用DC/DC模块供电,相较于传统的LDO电路,能量转换效率高,发热量小;实现了电气隔离,节省了隔离支路,有效避免隔离支路产生压降和损耗的问题。
附图说明
[0016] 图1为本实用新型的组成和连接关系图;
[0017] 图2为本实用新型的掉电隔离检测单元的组成和连接关系图;
[0018] 图3为本实用新型的防反接单元的组成和连接关系图。
具体实施方式
[0019] 参见图1,本实用新型的自适应的电源电池双路供电装置实施例,包括电源模块和电池模块,电源模块输出的VDDl经防反接单元变为VIN后再经隔离DC/DC模块输出系统供电电压VCC,电池模块输出的VBAT经DC/DC模块后输出同一系统供电电压VCC ;另有掉电隔离检测单元输入用来检测电源模块是否掉电用的防反接单元输出VIN、输出控制信号INT和用来检测电源模块是否恢复正常设置的ADC_DET电平检测信号至一嵌入式处理单元,嵌入式处理单元输出CTR信号控制DC/DC模块的启停。
[0020] 掉电隔离检测单元和嵌入式处理单元的供电电压为系统供电电压VCC,隔离DC/DC模块和掉电隔离检测单元既采用电源接地PGND也采用普通接地GND,电源模块采用电源接地PGND,DC/DC模块、电池模块和嵌入式处理单元采用普通接地GND。
[0021] 各模块或单元的作用:
[0022] 电源模块,作为第一供电电源,在正常条件下对系统进行供电;
[0023] 电池模块,作为第二供电电源,在异常条件下对系统进行供电;
[0024] 掉电隔离检测单元,用于检测电源模块是否掉电;
[0025] 嵌入式处理单元,用于接收掉电隔离检测单元的中断信号INT,并输出控制信号CTR控制DC/DC模块的启停;
[0026] 隔离DC/DC模块,将电源模块电压VDDl隔离转换为系统的供电电压VCC ;
[0027] DC/DC模块,将电池模块电压VBAT转换为系统的供电电压VCC ;
[0028] 防反接单元,防止电源模块极性反接输入损坏装置。
[0029] 参见图2,掉电隔离检测单元的组成和连接关系为:VIN输入端分别经储能电容Cl支路和串联的稳压管Dl和第一电阻Rl支路后接电源接地,稳压管Dl和第一电阻Rl之间经第二电阻R2后连接至一三极管Ql的基极,三极管Ql的发射极接电源接地、集电极连接至一光电稱合器的输入端,光电稱合器的另一输入端则输入经第三电阻R3的VIN输入信号,光电I禹合器的一个输出端接系统电压VCC、另一输入端除输出INT信号外还经第四电阻R4接地、且经第五电阻R5输出ADC_DET信号。
[0030] 掉电隔离检测单元包括储能电容Cl、稳压管Dl、电阻Rl〜R5、开关管Ql、光耦Ul,其原理是:当VIN电压彡设定阈值电压,VIN电压在Dl与Rl回路上产生的分压彡Ql的导通阈值电压,令Ql导通,从而Ul导通,则中断信号INT为高电平,电平检测信号ADC_DET也为高电平;当VIN电压<设定阈值电压,VIN电压在Dl与Rl回路上产生的分压< Ql的导通阈值电压,令Ql关断,从而Ul关断,中断信号INT为低电平,电平检测信号ADC_DET也为低电平。
[0031] 参见图3,防反接单元的组成和连接关系为:一 PMOS管Q2的D输入端输入VDDl信号、S输出端输出VIN信号、另一 G端经第七电阻R7接电源接地,PMOS管Q2的S输出端和G端之间通过第六电阻R6连接。
[0032] 防反接单元内包括开关管Q2、电阻R6和R7 ;其原理是:Q2为PMOS管,其体二极管方向为漏极指向源极,当电源模块极性正确时,VDDl电位为高,从而VIN电位也为高,因为PGND电位为低,R6和R7对VIN电位分压,R6上分压> Q2的导通阈值,Q2导通,Q2导通后的电阻非常小,故产生的压降和损耗非常小;当电源模块极性反接时,PGND电位为高,VDDl电位为低,R6和R7无法形成回路,R6上分压< Q2的导通阈值,Q2关断。
[0033] 下面,结合图1、图2和图3,详述本发明的技术方案。一般地,电源模块可以是交流市电转换为直流低压输出,也可以是直流母线高压转换直流低压输出。
[0034] 在电源模块供电正常时,掉电隔离检测单元不产生中断信号,嵌入式处理单元发送停止信号(CTR信号为低电平)至DC/DC模块,令DC/DC模块关闭输出,电路由电源模块支路供电。
[0035] 当电源模块掉电时,掉电隔离检测单元产生中断信号INT(实施例为下降沿触发),嵌入式处理单元接收到中断信号INT后,立即发送开启信号(CTR信号为高电平)至DC/DC模块,令DC/DC模块开启输出,电路由电池模块支路供电。
[0036] 在嵌入式处理单元处理任务过程中,如果检测到掉电检测信号ADC_DET为高电平,则说明电源模块恢复供电,从而可以发送停止信号(CTR信号为低电平)至DC/DC模块,令DC/DC模块关闭输出,断开电池模块支路供电。在嵌入式处理单元处理完任务后,可以发送停止信号(CTR信号为低电平)至DC/DC模块,令DC/DC模块关闭输出,断开电池模块支路供电。

Claims (5)

1.一种自适应的电源电池双路供电装置,包括电源模块和电池模块,其特征是:所述的电源模块输出的VDDl经防反接单元变为VIN后再经隔离DC/DC模块输出系统供电电压VCC,所述的电池模块输出的VBAT经DC/DC模块后输出同一系统供电电压VCC ;另有掉电隔离检测单元输入用来检测电源模块是否掉电用的防反接单元输出VIN、输出控制信号INT和用来检测电源模块是否恢复正常设置的ADC_DET电平检测信号至一嵌入式处理单元,嵌入式处理单元输出CTR信号控制DC/DC模块的启停。
2.根据权利要求1所述的自适应的电源电池双路供电装置,其特征是:所述的掉电隔离检测单元和嵌入式处理单元的供电电压为系统供电电压VCC。
3.根据权利要求2所述的自适应的电源电池双路供电装置,其特征是:所述的隔离DC/DC模块和掉电隔离检测单元既采用电源接地PGND也采用普通接地GND,所述的电源模块采用电源接地PGND,所述的DC/DC模块、电池模块和嵌入式处理单元采用普通接地GND。
4.根据权利要求3所述的自适应的电源电池双路供电装置,其特征是:所述的掉电隔离检测单元的组成和连接关系为:VIN输入端分别经储能电容(Cl)支路和串联的稳压管(Dl)和第一电阻(Rl)支路后接电源接地,稳压管(Dl)和第一电阻(Rl)之间经第二电阻(R2)后连接至一三极管(Ql)的基极,三极管(Ql)的发射极接电源接地、集电极连接至一光电率禹合器的输入端,光电稱合器的另一输入端则输入经第三电阻(R3)的VIN输入信号,光电率禹合器的一个输出端接系统电压VCC、另一输入端除输出INT信号外还经第四电阻(R4)接地、且经第五电阻(R5)输出ADC_DET信号。
5.根据权利要求4所述的自适应的电源电池双路供电装置,其特征是:所述的防反接单元的组成和连接关系为:一 PMOS管(Q2)的D输入端输入VDDl信号、S输出端输出VIN信号、另一 G端经第七电阻(R7)接电源接地,PMOS管Q2的S输出端和G端之间通过第六电阻(R6)连接。
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