CN205123250U - 智能微型直流电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能微型直流电源装置，该装置的电路部分包括交流供电回路部分、电池供电回路部分和显示控制回路部分；所述交流供电回路部分主要由交流整流滤波回路、PFC功率校正回路、交流高频变压器、负载输出滤波回路、负载信号采集PWM控制驱动回路、交流辅助电源回路、充电高频变压器、充电输出滤波回路、充电信号采集PWM控制驱动回路连接组成；所述电池供电回路部分由电池输入滤波回路、电池高频变压器、电池输出滤波回路、电池信号采集PWM控制驱动回路、电池辅助电源回路连接组成；所述显示控制回路部分由LED显示按键回路、RS485通讯回路以及中央信号处理单元CPU回路连接组成。该装置设计合理，故障率小，环保，抗干扰性强，使用寿命长。

Description

智能微型直流电源装置

技术领域

本实用新型涉及一种应用于电力、水利、矿山、石油、化工等行业的充电装置，特别涉及一种智能微型直流电源装置。

背景技术

目前，在35KV以下低端变电站和各类用户变各类电压等级的直流系统中使用的直流电源系统都是采用充电模块电源装置和蓄电池组联合使用，充电模块电源装置给蓄电池组充电并输出直流电压，通过硅链调整输出负载电压，这种控制方式下不仅调整电压的及时性和调整电压的精确性不够，还要有专业人员的监护，使得运行增加成本；随着电力事业的发展，各种设备都需要计算机监控，智能化管理，稳定高质量的直流电源输出，绿色化的产品研制已成为该领域科研人员急需解决的课题。

因此，为克服现有技术的不足，满足市场需求，提供一种结构简单，性能可靠，实用性强，绿色环保的智能微型直流电源装置是非常重要的举措。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述不足之处，提供一种结构简单，性能可靠，实用性强，绿色环保的一种智能微型直流电源装置。

为实现上述目的本实用新型所采用的技术方案是：一种智能微型直流电源装置，其特征在于该装置包括电路及主体结构部分；电路部分包括交流供电回路部分、电池供电回路部分和显示控制回路部分；所述交流供电回路部分主要由交流整流滤波回路、PFC功率校正回路、交流高频变压器、负载输出滤波回路、负载信号采集PWM控制驱动回路、交流辅助电源回路、充电高频变压器、充电输出滤波回路、充电信号采集PWM控制驱动回路连接组成；所述电池供电回路部分由电池输入滤波回路、电池高频变压器、电池输出滤波回路、电池信号采集PWM控制驱动回路、电池辅助电源回路连接组成；所述显示控制回路部分由LED显示按键回路、RS485通讯回路以及中央信号处理单元CPU回路连接组成；

所述交流供电回路部分中，外部交流AC220V电源信号连接到交流整流滤波回路的输入端，交流整流滤波回路输出端连接到PFC功率校正回路的输入端，PFC功率校正回路的输出端分别连接到交流高频变压器、充电高频变压器和交流辅助电源回路的输入端，交流高频变压器的输出端连接到负载输出滤波回路的输入端，负载输出滤波回路的输出端分别连接到外部负载设备接口和负载信号采集PWM控制驱动回路的输入端，负载信号采集PWM控制驱动回路的输出端分别连接到显示控制回路部分中的中央信号处理单元CPU回路和交流高频变压器的输入端；充电高频变压器的输出端连接到充电输出滤波回路的输入端，充电输出滤波回路的输出端分别连接外部12V电池接口和充电信号采集PWM控制驱动回路的输入端，充电信号采集PWM控制驱动回路的输出端连分别连接到显示控制回路部分中的中央信号处理单元CPU回路和充电高频变压器的输入端；交流辅助电源回路的输出端分别连接到交流信号采集PWM控制驱动回路、充电信号采集PWM控制驱动回路和显示控制回路部分中的中央信号处理单元CPU回路的输入端；

所述电池供电回路中外部12V电池接口连接到电池输入滤波回路的输入端，电池输入滤波回路的输出端分别连接到电池辅助电源回路和电池高频变压器的输入端，电池高频变压器的输出端连接到电池输出滤波回路的输入端，电池输出滤波回路的输出端分别连接到交流供电回路中的外部负载设备接口和电池信号采集PWM控制驱动回路的输入端，电池信号采集PWM控制驱动回路的输出端分别连接到显示控制回路部分中的中央信号处理单元CPU回路和电池高频变压器的输入端，电池辅助电源回路的输出端连接到电池信号采集PWM控制驱动回路的输入端；

所述显示控制回路中的中央信号处理单元CPU回路的输出端连接充电信号采集PWM控制驱动回路的输入口及LED显示按键回路和RS485通讯回路的接口。

所述主体结构部分包括交流印制板、直流印制板、PFC印制板、显示印制板、接口印制板、后端子印制板、箱体、前面板、后盖板、预埋螺柱、固定角板、风扇、螺钉及固定套；

所述箱体上分别设有按键显示孔、指示灯显示孔、数码管显示窗口、电源开关孔、风扇孔、电池插口孔以及引线端子孔；

所述交流印制板、直流印制板、PFC印制板、显示印制板、接口印制板及后端子印制板，各板完成元器件焊接后采用螺钉通过固定角板固定在箱体上；显示印制板通过螺钉及固定套与接口印制板连接固定；交流印制板、直流印制板及PFC印制板通过箱体上的卡槽固定，且固定后通过接口印制板的接插件将线路连接起来，后端子印制板与接口印制板及直流印制板通过端子连接到后端子印制板上；

所述风扇通过螺钉固定在后盖板上，并通过后盖板上设有的风扇孔显露出来，风扇的连接线焊接在后端子印制板上；后端子印制板上焊接的电源开关与电池分别通过后盖板上设有的电源开关孔及电池插口孔显露出来；后端子印制板上焊接的引线端子采用预埋螺柱固定在后盖板上设有的引线端子孔显露出来；显示印制板上焊接的按键、数码管以及指示灯通过前面板上对应设有的按键显示孔、数码管显示窗口以及指示灯显示孔分别显露出来。

本实用新型的有益效果是：其结构简单，设计合理，故障率小，环保，抗干扰性强，使用寿命长，体积小，重量轻，外观精美，易于维护安装，应用范围广，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1是本实用新型电路模块连接框图；

图2本实用新型结构后视示意图；

图3本实用新型结构侧视示意图；

图4本实用新型结构前面板示意图；

图5本实用新型结构后盖板示意图；

图中：1交流印制板，2直流印制板，3PFC印制板，4显示印制板，5接口印制板，6后端子印制板，7按键显示孔，8指示灯显示孔，9数码管显示窗口，10箱体，11前面板，12后盖板，13预埋螺柱，14固定角板，15电源开关孔，16风扇孔，17电池插口孔，18引线端子孔，19风扇，20螺钉，21固定套。

具体实施方式

以下结合附图和较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式、结构、特征详述如下：

如图1-图5所示，一种智能微型直流电源装置，该装置包括电路及主体结构部分；电路部分包括交流供电回路部分、电池供电回路部分和显示控制回路部分；其中交流供电回路部分主要由交流整流滤波回路、PFC功率校正回路、交流高频变压器、负载输出滤波回路、负载信号采集PWM控制驱动回路、交流辅助电源回路、充电高频变压器、充电输出滤波回路、充电信号采集PWM控制驱动回路连接组成。所述电池供电回路部分由电池输入滤波回路、电池高频变压器、电池输出滤波回路、电池信号采集PWM控制驱动回路、电池辅助电源回路组成。所述显示控制回路部分由LED显示按键回路、RS485通讯回路以及中央信号处理单元CPU回路连接组成。

交流供电回路部分中，外部交流AC220V电源信号连接到交流整流滤波回路的输入端，交流整流滤波回路输出端连接到PFC功率校正回路的输入端，PFC功率校正回路的输出端分别连接到交流高频变压器、充电高频变压器和交流辅助电源回路的输入端，交流高频变压器的输出端连接到负载输出滤波回路的输入端，负载输出滤波回路的输出端分别连接到外部负载设备接口和负载信号采集PWM控制驱动回路的输入端，负载信号采集PWM控制驱动回路的输出端分别连接到显示控制回路部分中的中央信号处理单元CPU回路和交流高频变压器的输入端。充电高频变压器的输出端连接到充电输出滤波回路的输入端，充电输出滤波回路的输出端分别连接外部12V电池接口和充电信号采集PWM控制驱动回路的输入端，充电信号采集PWM控制驱动回路的输出端连分别连接到显示控制回路部分中的中央信号处理单元CPU回路和充电高频变压器的输入端。交流辅助电源回路的输出端分别连接到交流信号采集PWM控制驱动回路、充电信号采集PWM控制驱动回路和显示控制回路部分中的中央信号处理单元CPU回路的输入端。

电池供电回路中外部12V电池接口连接到电池输入滤波回路的输入端，电池输入滤波回路的输出端分别连接到电池辅助电源回路和电池高频变压器的输入端，电池高频变压器的输出端连接到电池输出滤波回路的输入端，电池输出滤波回路的输出端分别连接到交流供电回路中的外部负载设备接口和电池信号采集PWM控制驱动回路的输入端，电池信号采集PWM控制驱动回路的输出端分别连接到显示控制回路部分中的中央信号处理单元CPU回路和电池高频变压器的输入端，电池辅助电源回路的输出端连接到电池信号采集PWM控制驱动回路的输入端。

显示控制回路中的中央信号处理单元CPU回路的输出端连接充电信号采集PWM控制驱动回路的输入口及LED显示按键回路和RS485通讯回路的接口。

所述负载信号采集PWM控制驱动回路及充电信号采集PWM控制驱动回路所采用的芯片型号是UC3825。

所述中央信号处理单元CPU回路采用中央信号处理器CPU型号是PIC18F4523。

所述RS485通讯回路的接口芯片型号是RSM485CHT。

本实用新型工作原理是：

所述交流供电回路部分主要由：交流整流滤波回路、PFC功率校正回路、交流高频变压器、负载输出滤波回路、负载信号采集PWM控制驱动回路、交流辅助电源回路、充电高频变压器、充电输出滤波回路、充电信号采集PWM控制驱动回路组成。它是完成交流电源输入到负载直流电源输出和充电直流电源输出全过程的主要部分。

交流供电回路中的外部交流AC220V电源信号接到交流整流滤波回路，目的是为了对输入电源进行一次滤波，剔除部分杂波，然后接到PFC功率校正回路，目的是为了把交流电压变成直流电压，并且提升功率因数，然后接到交流高频变压器，目的是为了使输入电源信号通过高频变压器传输到输出信号端，使输入信号与输出信号完全电磁隔离，然后接入负载输出滤波回路，目的是为了对输出信号进行滤波，提高输出信号质量，使得直流输出更加稳定。然后接入负载信号采集PWM控制驱动回路，目的是为了采集输出电压信号和电流信号，并转换成低压信号进行处理，通过逻辑运算输出低压控制信号。然后接入交流高频变压器，目的是为了用低压控制信号控制高频变压器，从而控制主回路按要求自动运行。负载信号采集PWM控制驱动回路接入显示控制回路中的中央信号处理单元CPU回路，目的是为了把负载电压电流信号送入中央信号处理单元CPU回路进行处理，显示控制。

PFC功率校正回路接到充电高频变压器，目的是为了使输入电源信号通过高频变压器传输到输出信号端，使输入信号与输出信号完全电磁隔离，然后接入充电输出滤波回路，目的是为了对输出信号进行滤波，提高输出信号质量，使得直流输出更加稳定，连接外部12V电池接口，为外部设备提供电源。充电输出滤波回路接入充电信号采集PWM控制驱动回路，目的是为了采集输出电压信号和电流信号，并转换成低压信号，进行处理，通过逻辑运算输出低压控制信号。然后接入充电高频变压器，目的是为了用低压控制信号控制高频变压器，从而控制充电回路按要求自动运行。充电信号采集PWM控制驱动回路接入显示控制回路部分中的中央信号处理单元CPU回路，目的是为了把充电电压电流信号送入中央信号处理单元CPU回路进行处理，显示控制。

PFC功率校正回路接到交流辅助电源回路，目的是为了给交流辅助电源回路提供一次电源，交流辅助电源回路分别接入负载信号采集PWM控制驱动回路、充电信号采集PWM控制驱动回路和显示控制回路中的中央信号处理单元CPU回路，目的是为了负载信号采集PWM控制驱动回路、充电信号采集PWM控制驱动回路和中央信号处理单元CPU回路提供辅助电源。

所述电池供电回路部分由电池输入直流滤波回路、电池高频变压器、电池输出滤波回路、电池信号采集PWM控制驱动回路、电池辅助电源回路组成。它是完成电池电源输入到负载直流电源输出全过程的主要部分。

电池供电回路部分中直流外部DC12V电池电源信号接到电池输入直流滤波回路，目的是为了对输入电源进行一次滤波，剔除部分杂波，然后接到电池高频变压器，目的是为了使输入电源信号通过高频变压器传输到输出信号端，使输入信号与输出信号完全电磁隔离，然后接入电池输出滤波回路，目的是为了对输出信号进行滤波，提高输出信号质量，使得直流输出更加稳定，并对外部负载设备接口供电。然后接入电池信号采集PWM控制驱动回路，目的是为了采集输出电压信号和电流信号，并转换成低压信号，进行处理，通过逻辑运算输出低压控制信号。然后接入电池高频变压器，目的是为了用低压控制信号控制高频变压器，从而控制电池供电回路按要求自动运行。电池信号采集PWM控制驱动回路接入显示控制回路中的中央信号处理单元CPU回路，目的是为了把电池电压电流信号送入中央信号处理单元CPU回路进行处理，显示控制。

电池输入直流滤波回路接到电池辅助电源回路，目的是为了给电池辅助电源回路提供一次电源，电池辅助电源回路接入电池信号采集PWM控制驱动回路，目的是为了给电池信号采集PWM控制驱动回路提供辅助电源。

所述显示控制回路部分由LED显示按键回路、RS485通讯回路以及中央信号处理单元CPU回路组成。它是完成收集电压电流信号，进行逻辑运算，对外显示和控制，接收按键指令和远方通讯控制装置运行全过程的主要部分。中央信号处理单元CPU回路连接负载信号采集PWM控制驱动回路、充电信号采集PWM控制驱动回路和电池信号采集PWM控制驱动回路，目的是为了收集，负载电压电流、充电电压电流和电池电压电流信号，并进行逻辑运算，然后接入LED显示按键回路，目的是为了显示数据信息和接收按键指令，接入RS485通讯回路，目的是为了和远方进行通讯，传输数据。接入充电信号采集PWM控制驱动回路，目的是为了控制充电输出电流极限值。

所述交流高频变压器采用型号是TUP300A-AC110T。

所述电池高频变压器采用型号是TUP300A-DC110T。

所述充电高频变压器采用型号是TUP300A-AC15T。

本实用新型的主体结构参见图2-图5，其中包括交流印制板1、直流印制板2、PFC印制板3、显示印制板4、接口印制板5、后端子印制板6、箱体10、前面板11、后盖板12、预埋螺柱13、固定角板14、风扇19、螺钉20及固定套21。

所述箱体10上分别设有按键显示孔7、指示灯显示孔8、数码管显示窗口9、电源开关孔15、风扇孔16、电池插口孔17以及引线端子孔18。

实施中，根据上述工作原理绘制图，六块印制板，即交流印制板1，直流印制板2，PFC印制板3，显示印制板4，接口印制板5，后端子印制板6，各板完成元器件焊接后，用螺钉20把固定角板14固定在箱体10上，显示印制板4通过螺钉20及固定套21与接口印制板5连接固定。交流印制板1直流印制板2及PFC印制板3通过箱体10上的卡槽固定，这三块板固定后通过接口印制板5的接插件将线路连接起来，后端子印制板6与接口印制板5及直流印制板2通过后端子印制板6上。

焊接的接插件将线路连接起来并起到固定板的作用。

风扇19用螺钉20固定在后盖板12上，并通过后盖板12上设有风扇孔16显露出来，风扇19的连接线焊接在后端子印制板6上，通过风扇19降低该装置的温度，起到很好的散热作用。

后端子印制板6上焊接的电源开关，电池通过后盖板12上设有电源开关孔15，电池插口孔17显露出来，其作用分别为控制交流及电池开关，外部电池接线。

后端子印制板6上焊接的引线端子用预埋螺柱13固定在后盖板12上设有的引线端子孔18显露出来，其作用方便与外部设备接线。

显示印制板4上焊接的按键，数码管，指示灯通过前面板11上对应设有的按键显示孔7，数码管显示窗口9以及指示灯显示孔8显露出来；通过按键来方便设置界面的各种参数，通过指示灯方便查看交流运行，直流运行，电池运行及故障报警情况，通过数码显示窗口便于查看各种参数设置数值及运行数值。

上述参照实施例对该智能微型直流电源装置进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，因此在不脱离本实用新型总体构思下的变化和修改，应属本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种智能微型直流电源装置，其特征在于该装置包括电路及主体结构部分；电路部分包括交流供电回路部分、电池供电回路部分和显示控制回路部分；所述交流供电回路部分主要由交流整流滤波回路、PFC功率校正回路、交流高频变压器、负载输出滤波回路、负载信号采集PWM控制驱动回路、交流辅助电源回路、充电高频变压器、充电输出滤波回路、充电信号采集PWM控制驱动回路连接组成；所述电池供电回路部分由电池输入滤波回路、电池高频变压器、电池输出滤波回路、电池信号采集PWM控制驱动回路、电池辅助电源回路连接组成；所述显示控制回路部分由LED显示按键回路、RS485通讯回路以及中央信号处理单元CPU回路连接组成；

所述交流供电回路部分中，外部交流AC220V电源信号连接到交流整流滤波回路的输入端，交流整流滤波回路输出端连接到PFC功率校正回路的输入端，PFC功率校正回路的输出端分别连接到交流高频变压器、充电高频变压器和交流辅助电源回路的输入端，交流高频变压器的输出端连接到负载输出滤波回路的输入端，负载输出滤波回路的输出端分别连接到外部负载设备接口和负载信号采集PWM控制驱动回路的输入端，负载信号采集PWM控制驱动回路的输出端分别连接到显示控制回路部分中的中央信号处理单元CPU回路和交流高频变压器的输入端；充电高频变压器的输出端连接到充电输出滤波回路的输入端，充电输出滤波回路的输出端分别连接外部12V电池接口和充电信号采集PWM控制驱动回路的输入端，充电信号采集PWM控制驱动回路的输出端连分别连接到显示控制回路部分中的中央信号处理单元CPU回路和充电高频变压器的输入端；交流辅助电源回路的输出端分别连接到交流信号采集PWM控制驱动回路、充电信号采集PWM控制驱动回路和显示控制回路部分中的中央信号处理单元CPU回路的输入端；

所述电池供电回路中外部12V电池接口连接到电池输入滤波回路的输入端，电池输入滤波回路的输出端分别连接到电池辅助电源回路和电池高频变压器的输入端，电池高频变压器的输出端连接到电池输出滤波回路的输入端，电池输出滤波回路的输出端分别连接到交流供电回路中的外部负载设备接口和电池信号采集PWM控制驱动回路的输入端，电池信号采集PWM控制驱动回路的输出端分别连接到显示控制回路部分中的中央信号处理单元CPU回路和电池高频变压器的输入端，电池辅助电源回路的输出端连接到电池信号采集PWM控制驱动回路的输入端；

所述显示控制回路中的中央信号处理单元CPU回路的输出端连接充电信号采集PWM控制驱动回路的输入口及LED显示按键回路和RS485通讯回路的接口。

2.根据权利要求1所述的智能微型直流电源装置，其特征在于所述主体结构部分包括交流印制板、直流印制板、PFC印制板、显示印制板、接口印制板、后端子印制板、箱体、前面板、后盖板、预埋螺柱、固定角板、风扇、螺钉及固定套；

所述箱体上分别设有按键显示孔、指示灯显示孔、数码管显示窗口、电源开关孔、风扇孔、电池插口孔以及引线端子孔；

所述交流印制板、直流印制板、PFC印制板、显示印制板、接口印制板及后端子印制板，各板完成元器件焊接后采用螺钉通过固定角板固定在箱体上；显示印制板通过螺钉及固定套与接口印制板连接固定；交流印制板、直流印制板及PFC印制板通过箱体上的卡槽固定，且固定后通过接口印制板的接插件将线路连接起来，后端子印制板与接口印制板及直流印制板通过端子连接到后端子印制板上；

所述风扇通过螺钉固定在后盖板上，并通过后盖板上设有的风扇孔显露出来，风扇的连接线焊接在后端子印制板上；后端子印制板上焊接的电源开关与电池分别通过后盖板上设有的电源开关孔及电池插口孔显露出来；后端子印制板上焊接的引线端子采用预埋螺柱固定在后盖板上设有的引线端子孔显露出来；显示印制板上焊接的按键、数码管以及指示灯通过前面板上对应设有的按键显示孔、数码管显示窗口以及指示灯显示孔分别显露出来。

3.根据权利要求1所述的智能微型直流电源装置，其特征在于所述负载信号采集PWM控制驱动回路及充电信号采集PWM控制驱动回路所采用的芯片型号是UC3825。

4.根据权利要求1所述的智能微型直流电源装置，其特征在于所述中央信号处理单元CPU回路采用中央信号处理器CPU型号是PIC18F4523。

5.根据权利要求1所述的智能微型直流电源装置，其特征在于所述RS485通讯回路的接口芯片型号是RSM485CHT。