CN206272262U - 一种不间断电源控制电路及含该电路的摄像机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种不间断电源控制电路及含该电路的摄像机，属于电源供电领域。本实用新型不间断电源控制电路包括电源输入接口、电源输出接口、电池组、充电管理模块、充电输出转换模块、供电检测模块，所述电源输入接口分别与充电管理模块和电源输出接口相连，所述充电管理模块通过所述充电输出转换模块与电池组相连，所述供电检测模块分别与电源输入接口和充电输出转换模块相连，其中，所述充电管理模块包含多个并联的充电支路，每一路充电支路分别与电池组中的其中一节电池相连，所述电池组中的电池串联输出。本实用新型采用并联充电，串联放电，简化充电电路，简化放电电路，提高放电的效率，增加锂电池的供电时间和寿命，利于产品小型化。

Description

一种不间断电源控制电路及含该电路的摄像机

技术领域

本实用新型涉及一种电源，尤其涉及一种不间断电源控制电路，还涉及一种包含该电路的摄像机。

背景技术

目前，视频监控几乎是无处不在，为人们的安全提供了更好的保障，极大的减少了各种案件的发生，也极大的提高了各种案件的侦破率和效率。视频监控也是一项重要的刑侦手段，监控视频录像是一种非常有效，有力，也很直观的证据。

目前的监控领域的WIFI摄像机都采用外部直流12V供电模式，供电单一，在停电或者是供电遭到破坏的情况下，监控系统就会因为没有电力供应而失效。特别是在电力被人为破坏的情况下，供电才显得更加重要。

通常要破坏监控设备不容易，破坏电力却容易得多，当犯罪分子在实施犯罪之前，先破坏了监控系统的电力，待视频监控系统失效后才实施犯罪，那么视频监控系统就无法拍下犯罪分子及其实施犯罪的画面，那这种情况下，视频监控系统就等于形同虚设。

在目前很多情况下，都需要有视频监控录像来实现对犯罪嫌疑人的体貌特征锁定，犯罪人数，犯罪过程记录，实施犯罪后，逃离方向锁定追踪等等。如果监控系统失效情况下发生的犯罪，这些特征就无从提取，查案的难度就可想而知。

现在经常发生一些案件，在案件发生后，公安机关调取监控录像的时候，才发现，犯罪分子在实施犯罪的这个时间段里没有视频录像。就是因为犯罪分子在实施犯罪的时候，首先破坏了电力供应，比如说拉闸，剪线等，等实施完毕犯罪后，又接通电力供应。这种情况下，就无法得到有效的犯罪过程录像画面。

这种背景下，就需要监控系统自身能够提供电力，实现在外部供电遭到破坏的情况下，还能提供一定时间的电力供应，实现一定时间的监控录像，并报警告知用户。

实用新型内容

为解决现有技术中的问题，本实用新型提供一种不间断电源控制电路，还提供了一种包含该电路的摄像机。

本实用新型不间断电源控制电路包括电源输入接口、电源输出接口、电池组、充电管理模块、充电输出转换模块、供电检测模块，其中，所述电源输入接口的输出端分别与充电管理模块输入端和电源输出接口输入端相连，所述充电管理模块的输出端通过所述充电输出转换模块与电池组相连，所述供电检测模块分别与电源输入接口输出端和充电输出转换模块输入端相连，其中，所述充电管理模块包含多个并联的充电支路，每一路充电支路分别与电池组中的其中一节电池相连，所述电池组中的电池串联输出，所述电池组的输出端与所述电源输出接口输入端相连。本实用新型采用并联充电，串联放电，可以简化充电电路，不需要充电均衡电路，简化放电电路，提高放电的效率，增加锂电池的供电时间和寿命，利于产品的小型化。

本实用新型作进一步改进，所述电池组输出端和电源输出接口输入端之间还设有输出隔离开关，所述输出隔离开关与所述充电输出转换模块输出端相连。

本实用新型作进一步改进，所述输出隔离开关与电池组输出端之间还设有放电保护模块。

本实用新型作进一步改进，所述输出隔离开关为MOS开关管，所述放电保护模块采用比较器单元。

本实用新型作进一步改进，所述不间断电源控制电路还包括储能模块，所述储能模块分别与电源输入接口和供电检测模块相连。

本实用新型作进一步改进，所述供电检测模块采用三极管和稳压二极管组合产生具有电压差和时间差的控制信号。

本实用新型作进一步改进，所述电源输入接口输出端和充电管理模块输入端之间设有调压模块。

本实用新型作进一步改进，所述电源输入接口输出端和电源输出接口输入端之间设有第一隔离模块，所述电源输入接口输出端和调压模块输入端之间设有第二隔离模块，实现外部供电和内部电池充电供电的隔离。

本实用新型作进一步改进，所述充电管理模块包括充电隔离单元和充电单元，所述充电隔离单元设置在所述调压模块和充电单元之间，防止电池电流倒灌。

本实用新型还提供了一种包含上述电路的摄像机，包括摄像机主模块、镜头、红外灯板及驱动电路板、WIFI模块，所述摄像机主模块分别与镜头和WIFI模块相连，所述电源输入接口接外部电源，所述电源输出接口包括第一输出接口和第二输出接口，所述第一输出接口为摄像机主模块供电，所述第二输出接口为所述红外灯板及驱动电路板供电，所述电池组包括三节3.7V锂电池。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：增加无线监控系统的可靠性，有效性，当外部电源正常的时候，通过充电管理电路对内部的电池组充电，供电检测电路会关闭锂电池对外输出电力。当外部供电不正常的时候，供电检测模块将自动切断电池组的充电电流并转换到向摄像机主模块供电，使摄像机能够持续工作一定的时间；对于串联的电池组充电，需要采用均衡充电，由于摄像机内部空间有限，需要简化电路设计，小型化电路模块，所以本实用新型对电池采用独立的充电管理，以取消均衡充电电路，小型化电路模块；通常2.4-4V的电压要升压到12V，转换效率在80%以下，电源的浪费很大，在小型化的摄像机中，空间有限，不能无限增大锂电池的体积，为了提高电源的效率，本实用新型采用电池组串联输出，取消后面的升压电路，最大化锂电池的效率。

附图说明

图1为本实用新型不间断电源控制电路结构示意图；

图2为本实用新型电路图；

图3为调压模块实施例DC-DC降压电路图；

图4为充电管理模块其中一个支路电路图；

图5为供电检测模块和储能模块电路图；

图6为输出隔离开关和放电保护模块电路图；

图7为充电输出转换模块电路图；

图8为摄像机结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型不间断电源控制电路包括电源输入接口、电源输出接口、电池组、充电管理模块、充电输出转换模块、供电检测模块，其中，所述电源输入接口的输出端分别与充电管理模块输入端和电源输出接口输入端相连，所述充电管理模块的输出端通过所述充电输出转换模块与电池组相连，所述供电检测模块分别与电源输入接口输出端和充电输出转换模块输入端相连，其中，所述充电管理模块包含多个并联的充电支路，每一路充电支路分别与电池组中的其中一节电池相连，所述电池组中的电池串联输出，所述电池组的输出端与所述电源输出接口输入端相连。本发明采用并联充电，串联放电，可以简化充电电路，不需要充电均衡电路，简化放电电路，提高放电的效率，增加锂电池的供电时间和寿命，利于产品的小型化。

如图2所示，本例电源输入接口输出端和充电管理模块输入端之间设有调压模块，本例的调压模块为DC-DC降压模块，也可以按照需求设置为升压电路等。所述电源输入接口输出端和电源输出接口输入端之间设有第一隔离模块，所述电源输入接口输出端和调压模块输入端之间设有第二隔离模块，实现外部供电和内部电池充电供电的隔离。所述第一隔离模块和第二隔离模块分别采用一功率二极管，利用其单向导电性，实现外部供电和内部电池组充电供电的隔离。

外部电源通过电源输入接口对整个电路供电，进入电路内部后，一路通过第一隔离模块向电源输出接口直接供电，另外一路分别经过第二隔离模块、DC-DC降压模块、充电管理模块，然后向电池组供电，当外部电源正常的时候，通过充电管理模块对内部的电池组充电，供电检测模块会关闭电池组对外输出电力；当外部供电不正常的时候，供电检测模块将自动切断电池组的充电电流并转换到向电源输出接口供电。

如图3所示，是本实施例的第二隔离模块和DC-DC（直流转直流）降压模块电路，为后面的充电管理和锂电池充电提供稳定的5V电源，其中，JP1为电源输入接口，第一隔离模块采用二极管D1，所述DC-DC降压模块包括集成电路IC1、电容C1、电容C2、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C15、二极管D2、电感L1、电阻R1、电阻R7、电阻R14，所述集成电路IC1的引脚1通过电容C8与二极管D2的负极相连，所述二极管D2正极接地，所述集成电路IC1的引脚2接地，所述电容C1和电容C5并联在集成电路引脚5，所述集成电路IC1的引脚3分别与电阻R7一端、并联的电阻R14和电容C7一端相连，所述电阻R7另一端接地，并联的电阻R14和电容C7另一端与电感L1输出端相连，所述集成电路IC1的引脚4分别与电阻R1和电容C15相连，所述电阻R1另一端和集成电路IC1的引脚5连接二极管D1负极，所述电容C15另一端接地；所述集成电路IC1的引脚6通过电感L1输出5V电压，所述电容C2和电容C6并联在电压输出端，所述电容C2和电容C6另一端接地。

如图4所示，本例充电管理模块包括充电隔离单元和充电单元，所述充电隔离单元设置在所述调压模块和充电单元之间，本实施例中具有三个同样的锂电池充电支路，为后面的锂电池组的每个电池提供单独的充电电流，作为本实用新型的充电支路的一个实施例，本例的充电隔离单元采用功率二极管D11，充电单元采用集成芯片IC2，输出端与电池JP5相连，为电池JP5充电。利用二极管D11的单向导电性，实现充电支路的统一隔离供电，防止锂电池的电流倒灌。

如图7所示，本例充电输出转换模块用于实现电池组中每节电池的独立充电和串联输出，其中采用功率MOSFET开关管进行电子切换，大大的加快切换的速度，实现电源的不间断输出。

充电输出转换模块的切换开关采用功率MOSFET开关管，利用其高速，低内阻，电压控制型元件的特性，电子切换，时间uS级，对后级的摄像机模块几乎无影响的实现电源的转换，不会造成摄像机的重启，死机等，使摄像机可以持续有效的正常工作。

本例的电池组中电池的数量根据外部设备需要的电压和电流确定，本例的外部设备为摄像机，本例的不间断电源控制电路为摄像机供电，本例采用三节锂电池组成锂电池组。本例的充电管理模块中充电支路的数量同电池组中电池的数量相同，也为三路，三个独立的充电支路和充电输出转换模块相连，三个独立的充电单元通过三个充电隔离单元同DC-DC降压模块相连，实现三节锂电池的独立充电。

如图5所示，本例的供电电测电路和充电输出转换模块相连，供电检测电路产生相应的信号去控制充电输出模块，实现电池充电和放电的自动转换。

所述供电检测模块采用三极管和稳压二极管组合产生具有电压差和时间差的控制信号。以实现充电输出转换电路的MOSFET开关管不发生同时开关状态。实现锂电池的并串转换的平滑过渡。

充电输出转换模块实现电池组的串并转换，为了避免实现串联的MOSFET开关和实现并联的MOSFET开关同一时刻发生状态转换，也就是说锂电池还处于串联状态，并联用的MOSFET开关就接通或者说锂电池还处于并联状态，串联用的MOSFET开关就接通，这两种情况下，都会造成MOSFET开关管过流，因此，供电检测模块输出的信号必须具有时序性，使MOSFET开关管不出现同时导通的情况。在外部失电的情况下，避免供电检测模块因无电力供应而同时输出控制信号，造成MOSFET开关管出现同时导通的情况，所以，在供电检测模块前面增加了由电容C16、电容C17、电容C18和电容C19构成的储能模块，使在失电时，内部电力下跌有个过程，从而避免同时输出控制信号，避免供电检测模块的被检测电压信号不发生突变，从而避免后续的充电输出转换模块的MOSFET开关管的控制信号发生突变，产生一具有一定斜率的电压控制信号，避免了充电输出转换模块的MOSFET开关管出现同时导通或者断开的问题。

如图6所示，本例电池组输出端和电源输出接口输入端之间还设有输出隔离开关，所述输出隔离开关与所述充电输出转换模块输出端相连。所述输出隔离开关与电池组输出端之间还设有放电保护模块，实现对电池组的放电保护。

和充电输出转换模块相连的输出隔离开关，实现锂电池的电压输出通或断，输出隔离开关采用功率MOSFET型电子开关管，实现极高的通断速度，不会对后面的摄像机主模块造成影响。

输出隔离开关同供电检测模块及放电保护模块相连，其供电检测模块和放电保护模块的输出信号组成一或逻辑信号，控制输出隔离开关，实现外部供电正常及电池放电完毕时，输出隔离开关断开，保护锂电池。只有在外部失电及电池电压正常时，输出隔离开关闭合，为整个摄像机提供续电。

放电保护模块实现锂电池的放电保护，输出隔离开关在外部电源正常的情况下，被供电检测模块强制断开，此时无论如何，不会接通电池组，当外部电源失效的情况下，输出隔离开关立即接通，供电检测模块退出控制，交由放电保护模块来控制输出隔离开关。当检测到电池电压低于零界值时，断开输出隔离开关，电池不再提供电力，从而保护了锂电池不被过放电。作为本实用新型的一个实施例，本例在单节电池的临界值为2.5V，当电压低于2.5V时，断开锂电池输出，保护锂电池不发生过放电而损坏。

由于锂电池放电具有缓慢放电的特殊性，并且电池具有一定的内阻，电压是缓慢下降的，当电池具有负载或者断开负载时输出的电压有变化，具有一定的回差，这里采用迟滞比较器，利用迟滞比较器的回差特性，实现锂电池的放电保护检测，防止电池放电时，比较器发生振荡。

锂电池充电采用单节电池独立充电，锂电池放电采用三节电池串联放电，为整个摄像机提供较高的供电电压，提高了锂电池的供电效率。锂电池的串并转换，采用功率MOSFET实现电子开关切换，以uS级的切换时间，不会对真个wifi摄像机造成影响。

此外，本例的不间断电源控制电路还包括报警模块，所述报警模块与所述供电检测模块输出端相连。供电检测模块还提供一报警信号，连接外部设备，实现外部设备的失电报警。

如图8所示，本实用新型还提供了一种包含上述电路的摄像机，包括摄像机主模块、镜头、红外灯板及驱动电路板、WIFI模块，所述摄像机主模块分别与镜头和WIFI模块相连，所述电源输入接口接外部电源，所述电源输出接口包括第一输出接口和第二输出接口，所述第一输出接口为摄像机主模块供电，所述第二输出接口为所述红外灯板及驱动电路板供电，所述电池组包括三节3.7V锂电池。电源输出接口，同时支持带WIFI模块的摄像机主模块以及接入红外灯。

本实施例在内部锂电池充满电后，工作电流极低，设定的充电电流在100mA左右，对锂电池充电过程中，锂电池几乎不发热，以利于摄像机长期稳定的工作。

在本例中，通常2.4-4V的电压要升压到12V为摄像机提供电源，转换效率在80%以下，电源的浪费很大，在小型化的摄像机中，空间有限，不能无限增大锂电池的体积，为了提高电源的效率，本实施例中采用三节锂电池串联成11.1V输出，取消后面的升压电路，最大化锂电池的效率。

对于串联的锂电池充电，需要采用均衡充电，由于摄像机内部空间有限，需要简化电路设计，小型化电路模块，所以对电池采用独立的充电管理，以取消均衡充电电路，小型化电路模块。

本例锂电池采用单节独立充电，串联供电模式工作，并采用高速MOSFET开关管作为开关切换，保证了整个摄像机不会发生死机，重启，图像闪烁等现象。

本实用新型解决了视频监控系统在使用过程中，遇到停电或者线缆遭到不法分子的恶意破坏的情况下，继续提供一定时间的电力供应，使视频监控录像继续正常运行，而且摄像机通过设置WIFI模块，和录像机之间不需要线缆连接，采用无线WIFI连接模式，即使不法分子关掉电闸或者破坏掉摄像机的电源适配器或者剪断摄像机的电源线，摄像机仍然可以正常工作。对犯罪分子的一举一动，都无所遁形。全被录像机记录了下来，并且已经向用户发送了报警信号，这时候，用户就可以在远程查看监控，判断是停电还是人为破坏，从而报110。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种不间断电源控制电路，其特征在于：包括电源输入接口、电源输出接口、电池组、充电管理模块、充电输出转换模块、供电检测模块，其中，所述电源输入接口的输出端分别与充电管理模块输入端和电源输出接口输入端相连，所述充电管理模块的输出端通过所述充电输出转换模块与电池组相连，所述供电检测模块分别与电源输入接口输出端和充电输出转换模块输入端相连，其中，所述充电管理模块包含多个并联的充电支路，每一路充电支路分别与电池组中的其中一节电池相连，所述电池组中的电池串联输出，所述电池组的输出端与所述电源输出接口输入端相连。

2.根据权利要求1所述的不间断电源控制电路，其特征在于：所述电池组输出端和电源输出接口输入端之间还设有输出隔离开关，所述输出隔离开关与所述充电输出转换模块输出端相连。

3.根据权利要求2所述的不间断电源控制电路，其特征在于：所述输出隔离开关与电池组输出端之间还设有放电保护模块。

4.根据权利要求3所述的不间断电源控制电路，其特征在于：所述输出隔离开关为MOS开关管，所述放电保护模块采用比较器单元。

5.根据权利要求1-4任一项所述的不间断电源控制电路，其特征在于：所述不间断电源控制电路还包括储能模块，所述储能模块分别与电源输入接口和供电检测模块相连。

6.根据权利要求5所述的不间断电源控制电路，其特征在于：所述供电检测模块采用三极管和稳压二极管组合产生具有电压差和时间差的控制信号。

7.根据权利要求1-4任一项所述的不间断电源控制电路，其特征在于：所述电源输入接口输出端和充电管理模块输入端之间设有调压模块。

8.根据权利要求7所述的不间断电源控制电路，其特征在于：所述电源输入接口输出端和电源输出接口输入端之间设有第一隔离模块，所述电源输入接口输出端和调压模块输入端之间设有第二隔离模块。

9.根据权利要求8所述的不间断电源控制电路，其特征在于：所述充电管理模块包括充电隔离单元和充电单元，所述充电隔离单元设置在所述调压模块和充电单元之间。

10.一种包含权利要求1-9任一项所述不间断电源控制电路的摄像机，包括摄像机主模块、镜头、红外灯板及驱动电路板、WIFI模块，所述摄像机主模块分别与镜头和WIFI模块相连，其特征在于：所述电源输入接口接外部电源，所述电源输出接口包括第一输出接口和第二输出接口，所述第一输出接口为摄像机主模块供电，所述第二输出接口为所述红外灯板及驱动电路板供电，所述电池组包括三节3.7V锂电池。