CN205945212U - 一种低压小电流不间断电源模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于不间断电源供电设备领域，具体涉及用于微机装置的一种低压小电流不间断电源模块。本模块至少包括与市电连通的AC/DC电路、用于决定AC/DC电路启动工作电压及正常跌落工作电压的低电压控制电路、锂电池充放电电路、与锂电池连通的DC/DC电路以及锂电池/市电自动硬切换电路。本模块使用成本低而体积小巧，可稳定而可靠的实现锂电池/市电供电的快速切换，从而实现需电设备较少或单一设备的不间断供电需求。
Description
技术领域
本实用新型属于不间断电源供电设备领域，具体涉及用于微机装置内的一种低压小电流不间断电源模块。
背景技术
目前，微机装置广泛应用在各行各业。大多数微机装置采用单一的市电作为唯一的电源，当市电出现异常情况，微机装置因失去电源而停止工作。尤其是对某些重要的设备例如消防类报警装置，装置一旦停止运行，会直接造成人员、财产的损失。随着社会科技的发展，UPS不间断电源得到了广泛应用，它可以在市电突然中断时，仍会持续一段时间的给电脑等设备供电。然而，UPS不间断电源，一方面因采用的是蓄电池系统，而蓄电池在使用频次本身就低的情况下又往往无专人维护，经常出现蓄电池已失效却不自知，从而造成使用隐患。另一方面，UPS不间断电源本身就价格极为高昂，体积也较庞大，大都应用于大型医院等大型场合使用，显然也不适用于需要更低使用成本和更小安装场地的需电设备较少或单一设备场合。
发明内容
本实用新型的目的为克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理的低压小电流不间断电源模块，其使用成本低而体积小巧，可稳定而可靠的实现锂电池/市电供电的快速切换，从而实现需电设备较少或单一设备的不间断供电需求。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
一种低压小电流不间断电源模块，其特征在于：本模块至少包括与市电连通的AC/DC电路、用于决定AC/DC电路启动工作电压及正常跌落工作电压的低电压控制电路、锂电池充放电电路、与锂电池连通的DC/DC电路以及锂电池/市电自动硬切换电路，其中：
AC/DC电路包括滤波器，市电的两端分别连通滤波器后再连接至 桥式整流电路的D1端和D3端，桥式整流电路的D2端串联变压器T1的初级线圈后连接三端离线脉宽调制开关的D端，再由三端离线脉宽调制开关的S端返回至桥式整流电路的D4端，电容C1的两端分别连接桥式整流电路的D2端与D4端；AC/DC电路还包括反馈控制模块，反馈控制模块分别连通至三端离线脉宽调制开关的G端及S端处；
低电压控制电路包括第一三极管Q1和第二三极管Q2，第一三极管Q1和第二三极管Q2的B端经由电阻R8和R9而彼此串联，第一三极管Q1和第二三极管Q2的E端连通桥式整流电路的D4端，第二三极管Q2的C端连通三端离线脉宽调制开关的G端；低电压控制电路还包括可控精密稳压源，可控精密稳压源的A端连通桥式整流电路的D4端，可控精密稳压源的K端与电阻R6串联并连接桥式整流电路的D2端，可控精密稳压源的R端与电阻R7串联后连接第一三极管Q1的C端；低电压控制电路还包括稳压二极管DZ，稳压二极管DZ的正极连接在电阻R8和电阻R9之间的一段串联电路上，稳压二极管DZ的负极连接在可控精密稳压源的K端和电阻R6之间的一段串联电路上；
DC/DC电路包括继电器常闭接点K1，电流经由锂电池正极导出，通过保险丝FU、继电器常闭节点K1、变压器T2的初级线圈至开关电源的D端处，再由开关电源的S端至电阻R3返回至锂电池负极；DC/DC电路还包括用于实现脉宽调制的驱动芯片，驱动芯片的1端连通继电器常闭接点K1与变压器T2的初级线圈之间的一段串联电路上，驱动芯片的2端连通开关电源的G端，驱动芯片的3端连通开关电源的S端与电阻R3之间的一段串联电路处；DC/DC电路还包括分压模块，分压模块由电阻R4和电阻R5串联构成，分压模块桥接于变压器T2的5V次级线圈处，且由驱动芯片的4端延伸出反馈控制引线并连接至电阻R4和电阻R5之间的一段串联电路上；
锂电池/市电自动硬切换电路包括用于分压且彼此串联的电阻R1和电阻R2，该串联电路的两端分别连通桥式整流电路的D2端与D4端；电压型继电器K和电阻R10串联后与电阻R2形成并联电路。
所述三端离线脉宽调制开关为TOP221-Y；驱动芯片为LM3748；开关电源为IRF7807；可控精密稳压源为TL431-Z。
保险丝FU为可拆卸式构造。
本实用新型的有益效果在于：
1)、本实用新型将整个电源模块拆分为市电供电电路和锂电池供电电路，搭配常规的锂电池充放电电路及反馈控制电路，从而实现本实用新型的稳定而可靠的锂电池/市电供电的快速切换目的。使用时，市电供电电路主要由AC/DC电路和低压控制电路构成，其中：AC/DC电路将市电通过整流、变换，从而实现市电的多路恒压输出。低电压控制电路通过预置值完成AC/DC电路工作启动值及电压跌落正常工作值。锂电池供电电路则主要由锂电池及DC/DC电路构成，从而完成锂电池的多路恒压源输出。锂电池/市电自动硬切换电路利用电压型继电器K相对继电器常闭接点K1的可控性，通过实时检测市电电压，以判断切换锂电池供电时刻，并随之实现市电与锂电池的可靠切换动作。考虑到实际应用中电源模块小型化、低功耗要求，AC/DC电路中采用了三端离线脉宽调制开关的集成脉宽调制的功率半导体管结构，而DC/DC电路中的脉宽调制核心则采用配置简单、功耗较小的脉宽调制用驱动芯片，进而使得个电路电压输出精度较高，输出值亦可保证为标准的微机装置工作电压，最终使本实用新型具备了适用性强、输出可靠、效率较高等优点。
附图说明
图1是本实用新型的电路示意框图；
图2是市电、AC/DC电路以及低电压控制电路的配合示意图；
图3是锂电池与DC/DC电路的配合示意图；
图4是本实用新型的锂电池/市电自动硬切换电路示意图。
图示各标号与本实用新型各部件名称对应关系如下：
10-滤波器 20-三端离线脉宽调制开关 30-反馈控制模块
40-低电压控制电路 41-可控精密稳压源
50-开关电源 60-驱动芯片 70-分压模块
具体实施方式
为便于理解，此处结合附图对本实用新型的具体实施结构及工作流程作以下描述：
一种低压小电流不间断电源模块，如图1-4所示，其主要由AC/DC电路、低电压控制电路40、DC/DC电路、锂电池充放电电路、锂电池/市电自动硬切换电路五部分组合而成。其中：AC/DC电路与低电压控制电路40连接组成市电供电回路。锂电池充放电电路完成对锂电池充电及放电时间检查。锂电池与DC/DC电路连接组成锂电池供电回路。锂电池/市电自动硬切换电路用于市电供电与锂电池供电回路切换。通过设置市电供电回路和锂电池供电回路，从而保障在市电缺失时实现锂电池无延时切换供电。锂电池充放电电路与反馈控制模块30作为常规电路加载模块，采用目前常规电路即可。
如图2所示，AC/DC电路主要包括滤波器10、桥式整流电路、电容器C1、变压器、三端离线脉宽调制开关TOP221-Y。交流电依次流经滤波器10、桥式整流电路、电容器C1、变压器T1、三端离线脉宽调制开关TOP221-Y。而低电压控制电路40则通过控制三端离线脉宽调制开关TOP221-Y的反馈端也即C端，从而实现电路的低压定值启动及电压跌落闭锁运行功能。变压器T1采用反激式输出方式，输出三路标准电压：5V\15V\24V。
如图2所示的，DC/DC电路主要包括锂电池、保险丝FU、继电器常闭接点K1、驱动芯片60、低功耗高速MOSFET也即开关电源50、电阻R3、电阻R4、电阻R5、变压器T2。保险丝FU采用可拆卸式，保证在模块不投运过程中锂电池无损耗。继电器常闭接点K1控制锂电池运行或退出运行。驱动芯片60使用LM3478，它是一种低功耗高速脉宽调制输出驱动芯片60，正常最低工作电压可达到2.97V，保障锂电池充分供电，延长模块供电时间。通过对电阻R3两端电压检测，可实现对MOSFET过流保护。图3处变电压T2的5V输出端采用双副变并联方 式输出，使用该输出方式可增大锂电池供电时该输出端的输出功率，变压器T2同样可采用反激时输出方式，输出三路标准电压：5V\15V\24V。作为分压模块70，通过电阻R4和电阻R5的串接，并在两者之间的电路处延伸出反馈信号输入引线以连接MOSFET的4端。
如图4所示，本实用新型的锂电池/市电自动硬切换电路通过继电器实现：该电路两端S1、S2分别连接到整流桥输出正、负极两端，也即图1所示的D2端及D4端，通过电阻R1和电阻R2分压作用，再加载到电压型继电器K两端。市电供电时，电压型继电器K通电，使图3所示的DC/DC电路中继电器常闭接点K1打开，从而切断锂电池供电；市电消失时，电压型继电器K失电，继电器常闭接点K1闭合，该功能即可保障锂电池/市电供电可靠切换。
Claims (3)
1.一种低压小电流不间断电源模块，其特征在于：本模块至少包括与市电连通的AC/DC电路、用于决定AC/DC电路启动工作电压及正常跌落工作电压的低电压控制电路(40)、锂电池充放电电路、与锂电池连通的DC/DC电路以及锂电池/市电自动硬切换电路，其中：
AC/DC电路包括滤波器(10)，市电的两端分别连通滤波器(10)后再连接至桥式整流电路的D1端和D3端，桥式整流电路的D2端串联变压器T1的初级线圈后连接三端离线脉宽调制开关(20)的D端，再由三端离线脉宽调制开关(20)的S端返回至桥式整流电路的D4端，电容C1的两端分别连接桥式整流电路的D2端与D4端；AC/DC电路还包括反馈控制模块(30)，反馈控制模块(30)分别连通至三端离线脉宽调制开关(20)的G端及S端处；
低电压控制电路(40)包括第一三极管Q1和第二三极管Q2，第一三极管Q1和第二三极管Q2的B端经由电阻R8和R9而彼此串联，第一三极管Q1和第二三极管Q2的E端连通桥式整流电路的D4端，第二三极管Q2的C端连通三端离线脉宽调制开关(20)的G端；低电压控制电路(40)还包括可控精密稳压源(41)，可控精密稳压源(41)的A端连通桥式整流电路的D4端，可控精密稳压源(41)的K端与电阻R6串联并连接桥式整流电路的D2端，可控精密稳压源(41)的R端与电阻R7串联后连接第一三极管Q1的C端；低电压控制电路(40)还包括稳压二极管DZ，稳压二极管DZ的正极连接在电阻R8和电阻R9之间的一段串联电路上，稳压二极管DZ的负极连接在可控精密稳压源(41)的K端和电阻R6之间的一段串联电路上；
DC/DC电路包括继电器常闭接点K1，电流经由锂电池正极导出，通过保险丝FU、继电器常闭节点K1、变压器T2的初级线圈至开关电源(50)的D端处，再由开关电源(50)的S端至电阻R3返回至锂电池负极；DC/DC电路还包括用于实现脉宽调制的驱动芯片(60)，驱动芯片(60)的1端连通继电器常闭接点K1与变压器T2的初级线圈之间的一段串联电路上，驱动芯片(60)的2端连通开关电源(50)的 G端，驱动芯片(60)的3端连通开关电源(50)的S端与电阻R3之间的一段串联电路处；DC/DC电路还包括分压模块(70)，分压模块(70)由电阻R4和电阻R5串联构成，分压模块(70)桥接于变压器T2的5V次级线圈处，且由驱动芯片(60)的4端延伸出反馈控制引线并连接至电阻R4和电阻R5之间的一段串联电路上；
锂电池/市电自动硬切换电路包括用于分压且彼此串联的电阻R1和电阻R2，该串联电路的两端分别连通桥式整流电路的D2端与D4端；电压型继电器K和电阻R10串联后与电阻R2形成并联电路。
2.根据权利要求1所述的一种低压小电流不间断电源模块，其特征在于：所述三端离线脉宽调制开关(20)为TOP221-Y；驱动芯片(60)为LM3748；开关电源(50)为IRF7807；可控精密稳压源(41)为TL431-Z。
3.根据权利要求1或2所述的一种低压小电流不间断电源模块，其特征在于：保险丝FU为可拆卸式构造。
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Cited By (2)
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| CN110905309A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-03-24 | 北京新能源汽车股份有限公司 | 电子锁的控制系统、方法和车辆 |
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2016
- 2016-07-13 CN CN201620736550.4U patent/CN205945212U/zh not_active Withdrawn - After Issue
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN106100105A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-11-09 | 国家电网公司 | 一种低压小电流不间断电源模块 |
| CN106100105B (zh) * | 2016-07-13 | 2018-12-04 | 国家电网公司 | 一种低压小电流不间断电源模块 |
| CN110905309A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-03-24 | 北京新能源汽车股份有限公司 | 电子锁的控制系统、方法和车辆 |
| CN110905309B (zh) * | 2019-11-18 | 2021-09-17 | 北京新能源汽车股份有限公司 | 电子锁的控制系统、方法和车辆 |
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Granted publication date: 20170208 Effective date of abandoning: 20181204 |
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