CN204905976U - 一种电源管理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电源管理装置，包括依次连接的2路交流输入电路、电源管理模块和24V负载，以及分别与所述电源管理模块连接的超级电容、电解电容、串行通讯电路和遥信告警电路。本实用新型所述电源管理装置，可以克服现有技术中适用范围小、可靠性差和充电方式不合理等缺陷，以实现适用范围大、可靠性好和充电方式合理的优点。

Description

一种电源管理装置

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，具体地，涉及一种电源管理装置。

背景技术

直流电源，是维持电路中形成稳恒电流的装置，如干电池、蓄电池、直流发电机等。直流电源是一种能量转换装置，它把其他形式的能量转换为电能供给电路，以维持电流的稳恒流动。

但是，现有的直流电源，缺乏特有的管理设备，每种直流电源只能适用于固定的设备，而且输出稳定性较差，充电方式也不合理。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在适用范围小、可靠性差和充电方式不合理等缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种电源管理装置，以实现适用范围大、可靠性好和充电方式合理的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种电源管理装置，包括依次连接的2路交流输入电路、电源管理模块和24V负载，以及分别与所述电源管理模块连接的超级电容、电解电容、串行通讯电路和遥信告警电路。

进一步地，所述电源管理模块，包括连接在所述2路交流输入电路和24V负载之间的交直流转换支路，分别与所述交直流转换支路、串行通讯电路和遥信告警电路连接的单片机控制电路，分别与所述交直流转换支路、单片机控制电路和超级电容连接的第一充电支路，以及分别与所述交直流转换支路、单片机控制电路和电解电容连接的第二充电支路。

进一步地，所述电源管理模块，还包括连接在所述交直流转换支路与单片机控制电路之间的稳压芯片，所述稳压芯片还与超级电容连接。

进一步地，所述交直流转换支路，包括依次连接在所述2路交流输入电路和24V负载之间的双路切换电路、EMC电路、隔离变压器、整流桥和升降压电路，所述整流桥分别与稳压芯片和第二充电支路连接，所述升降压电路分别与第一充电支路和超级电容连接。

进一步地，所述双路切换电路，以一组型号为LY2N的双路继电器为核心元器件；和/或，所述升降压电路，以芯片为XL6009的升降压芯片为核心元器件。

进一步地，所述第一充电支路，包括依次连接在所述单片机控制电路与超级电容之间的第一PWM驱动电路、第一MOS管和第一电流传感器，与所述第一MOS管连接的第一抬升电路，以及分别与所述单片机控制电路和超级电容连接的第一电压采集电路；所述第一MOS管还与升降压电路连接。

进一步地，所述第二充电支路，包括依次连接在所述单片机控制电路与电解电容之间的第二PWM驱动电路、第二MOS管和第二电流传感器，与所述第二MOS管连接的第二抬升电路，以及分别与所述单片机控制电路和电解电容连接的第二电压采集电路；所述第二MOS管还与整流桥连接。

进一步地，所述单片机控制电路，以型号为STC12C5612AD的单片机为核心元器件。

进一步地，所述遥信告警电路，以一组型号为TLP127的光电耦合器为核心元器件。

本实用新型各实施例的电源管理装置，由于包括依次连接的2路交流输入电路、电源管理模块和24V负载，以及分别与电源管理模块连接的超级电容、电解电容、串行通讯电路和遥信告警电路；从而可以克服现有技术中适用范围小、可靠性差和充电方式不合理的缺陷，以实现适用范围大、可靠性好和充电方式合理的优点。

交流220V经变压器后进行整流及EMC处理，供给电源变换芯片变成设定电压，一路作为MOS管的输入端，一路给单片机供电，单片机输出PWM方波控制MOS管的通断，电流传感器采集输出电流，并采集输出电压，单片机根据当前电压及充电电流调整PWM的占空比，实现恒压充电，恒流充电，恒功率充电等阶段，更加合理的充电模式，实现对超级电容及电解电容的快速充电又不破坏超级电容和电解电容充电特性。

另外，本新型的电源管理装置还具备良好的电磁兼容性，极低的自身功耗。即，当外电交流220失电，将采用超级电容或电池给设备供电，而超级电容或电池的电压随着设备的消耗逐渐降低，刚开始超级电容电压是高于负载设备所需电压的，这就要降压，随着设备的消耗，超级电容电压降低，将低于设备所需电压，这就要升压电路，我们将升降压电路集成在一个电路里，实现升降压间的无缝切换，保证在失电的情况下，设备更长的工作时间。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型电源管理装置的工作原理框图；

图2为本实用新型中双路切换电路及EMC电路的电气原理图；

图3为本实用新型中升降压电路及24V输出电路的电气原理图；

图4为本实用新型中超级电容及电解电容充电电路的电气原理图；

图5为本实用新型中单片机控制电路的电气原理图；

图6为本实用新型中遥信告警电路的电气原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

根据本实用新型实施例，如图1-图6所示，提供了一种电源管理装置，具体为一种24V直流电源管理装置。

本实施例的电源管理装置，包括依次连接的2路交流输入电路、电源管理模块和24V负载，以及分别与电源管理模块连接的超级电容、电解电容、串行通讯电路和遥信告警电路。遥信告警电路，以一组型号为TLP127的光电耦合器为核心元器件。

其中，上述电源管理模块，包括连接在2路交流输入电路和24V负载之间的交直流转换支路，分别与交直流转换支路、串行通讯电路和遥信告警电路连接的单片机控制电路，分别与交直流转换支路、单片机控制电路和超级电容连接的第一充电支路，以及分别与交直流转换支路、单片机控制电路和电解电容连接的第二充电支路。电源管理模块，还包括连接在交直流转换支路与单片机控制电路之间的稳压芯片，稳压芯片还与超级电容连接。单片机控制电路，以型号为STC12C5612AD的单片机为核心元器件。

具体地，交直流转换支路，包括依次连接在2路交流输入电路和24V负载之间的双路切换电路、EMC电路、隔离变压器、整流桥和升降压电路，整流桥分别与稳压芯片和第二充电支路连接，升降压电路分别与第一充电支路和超级电容连接。双路切换电路，以一组型号为LY2N的双路继电器为核心元器件；和/或，升降压电路，以芯片为XL6009的升降压芯片为核心元器件。

第一充电支路，包括依次连接在单片机控制电路与超级电容之间的第一PWM驱动电路、第一MOS管和第一电流传感器，与第一MOS管连接的第一抬升电路，以及分别与单片机控制电路和超级电容连接的第一电压采集电路；第一MOS管还与升降压电路连接。

第二充电支路，包括依次连接在单片机控制电路与电解电容之间的第二PWM驱动电路、第二MOS管和第二电流传感器，与第二MOS管连接的第二抬升电路，以及分别与单片机控制电路和电解电容连接的第二电压采集电路；第二MOS管还与整流桥连接。

本实用新型技术方案的工作原理参见图1。参见图2-图6，对本实用新型的技术方案的工作情况进行详细说明：

⑴双路切换电路及EMC电路，参见图2。

双路切换电路是利用一组双路继电器，主电源接在线报和一组常开触点上，备用电源接在一组常闭触点上，当主电源有电，继电器线报得电，常开触点闭合，常闭触点断开，实现主电源通过继电器输出。当主电源失电，常开触点断开，常闭触点吸合，实现备用电源通过继电器输出。

EMC电路有高压电容，压敏电阻，共模电感及隔离变压器组成，可有效防止静电、浪涌、脉冲群对后端器件的影响。需要根据实际情况对高压电容及共模电感参数进行调整。

⑵升降压电路及24V输出电路，参见图3。

升降压部分主要采用了一款具有升降压功能的芯片，输出不受输入电压的波动影响，实现稳定的输出，可支持9-40V输出电压的波动，输出电压可通过调整反馈电阻，调整输电电压，输出电压范围为1.25-60V。

采用升降压电路主要是为实现当外部交流220失电，为保证系统再正常运行一定的时间，将有超级电容对升降压电路供电，超级电容电压将不断下降，但升降压电路输出确是稳定的。

⑶超级电容及电解电容充电电路，参见图4。

充电电路有电平抬升芯片，PWM驱动芯片，MOS管，电流采集芯片组成。由单片机控制PWM波形的占空比，实现不同的充电电流。单片机输出PWM给PWM驱动芯片，驱动芯片输出的PWM经电平抬升芯片抬升后，送给MOS管，以形成MOS供电源级电压和栅级之间的压差，实现小信号控制大电压MOS的关断与导通，电流传感器将当前充电电流送给单片机，单片机通过分压电阻采集被充电设备电压，根据电压及电流调节输出PWM，从而实现更合理的充电方式。

⑷单片机控制电路及遥信告警电路，参见图5和图6。

单片机作为整个系统的控制核心，对供电电压，充电电压进行控制，将串行通讯口引出，实现对系统参数的设置及读取；并具有一路遥信告警，当单片机检测到外部交流220失电，单片机通过一组光耦输出一路遥信，给备供电设备，告知被供电设备及时对数据进行保存。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电源管理装置，其特征在于，包括依次连接的2路交流输入电路、电源管理模块和24V负载，以及分别与所述电源管理模块连接的超级电容、电解电容、串行通讯电路和遥信告警电路。

2.根据权利要求1所述的电源管理装置，其特征在于，所述电源管理模块，包括连接在所述2路交流输入电路和24V负载之间的交直流转换支路，分别与所述交直流转换支路、串行通讯电路和遥信告警电路连接的单片机控制电路，分别与所述交直流转换支路、单片机控制电路和超级电容连接的第一充电支路，以及分别与所述交直流转换支路、单片机控制电路和电解电容连接的第二充电支路。

3.根据权利要求2所述的电源管理装置，其特征在于，所述电源管理模块，还包括连接在所述交直流转换支路与单片机控制电路之间的稳压芯片，所述稳压芯片还与超级电容连接。

4.根据权利要求3所述的电源管理装置，其特征在于，所述交直流转换支路，包括依次连接在所述2路交流输入电路和24V负载之间的双路切换电路、EMC电路、隔离变压器、整流桥和升降压电路，所述整流桥分别与稳压芯片和第二充电支路连接，所述升降压电路分别与第一充电支路和超级电容连接。

5.根据权利要求4所述的电源管理装置，其特征在于，所述双路切换电路，以一组型号为LY2N的双路继电器为核心元器件；和/或，所述升降压电路，以芯片为XL6009的升降压芯片为核心元器件。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的电源管理装置，其特征在于，所述第一充电支路，包括依次连接在所述单片机控制电路与超级电容之间的第一PWM驱动电路、第一MOS管和第一电流传感器，与所述第一MOS管连接的第一抬升电路，以及分别与所述单片机控制电路和超级电容连接的第一电压采集电路；所述第一MOS管还与升降压电路连接。

7.根据权利要求2-5中任一项所述的电源管理装置，其特征在于，所述第二充电支路，包括依次连接在所述单片机控制电路与电解电容之间的第二PWM驱动电路、第二MOS管和第二电流传感器，与所述第二MOS管连接的第二抬升电路，以及分别与所述单片机控制电路和电解电容连接的第二电压采集电路；所述第二MOS管还与整流桥连接。

8.根据权利要求2-5中任一项所述的电源管理装置，其特征在于，所述单片机控制电路，以型号为STC12C5612AD的单片机为核心元器件。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的电源管理装置，其特征在于，所述遥信告警电路，以一组型号为TLP127的光电耦合器为核心元器件。