CN206471913U - 供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种供电系统，其中，供电系统切换控制模块的第一输入端与电能变换模块的输出端连接，切换控制模块的第二输入端与自然能源转换模块的输出端连接，切换控制模块的输出端与用电设备连接；其中，切换控制模块包括触发单元、第一开关管及第一二极管，第一二极管的阳极为切换控制模块的第一输入端，第一二极管的阴极与第一开关管的输出端连接，其连接节点为切换控制模块的输出端；第一开关管的输入端与触发单元的触发端连接，其连接节点为切换控制模块的第二输入端，第一开关管的受控端与触发单元的受控端连接；第一二极管的导通压降大于第一开关管的导通压降。本实用新型技术方案可在自然能源供电以及市电供电之间切换，节能环保。

Description

供电系统

技术领域

本实用新型涉及供电电源技术领域，特别涉及一种供电系统。

背景技术

现有技术中，供电系统通过将市电进行功率变换、整流、滤波等处理后输出至用电设备，以给用电设备提供供电电源。

该供电系统虽然能满足用电设备的供电需求，但是，该供电系统输出的电源全部取自于市电，电能需求量过多。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种供电系统，旨在减少供电系统的电能输入。

为实现上述目的，本实用新型提出的供电系统包括电能变换模块、自然能源转换模块及切换控制模块，所述电能变换模块的输出端与所述切换控制模块的第一输入端连接，所述自然能源转换模块的输出端与所述切换控制模块的第二输入端连接，所述切换控制模块的输出端与所述用电设备连接；其中：所述切换控制模块包括触发单元、第一开关管及第一二极管，所述第一二极管的阳极为所述切换控制模块的第一输入端，所述第一二极管的阴极与所述第一开关管的输出端连接，其连接节点为所述切换控制模块的输出端；所述第一开关管的输入端与所述触发单元的触发端连接，其连接节点为所述切换控制模块的第二输入端，所述第一开关管的受控端与所述触发单元的受控端连接；所述第一二极管的导通压降大于所述第一开关管的导通压降。

优选地，所述触发单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第二开关管及稳压二极管，所述稳压二极管的阴极为所述触发单元的触发端，所述稳压二极管的阳极、所述第一电阻的第一端及所述第二电阻的第一端互连，所述第一电阻的第二端接地；所述第二电阻的第二端与所述第二开关管的受控端连接，所述第二开关管的输出端接地，所述第二开关管的输入端与所述第三电阻的第二端连接，所述第三电阻的第一端为所述触发单元的控制端。

优选地，所述第一开关管为PNP型三极管或者P-MOS管。

优选地，所述第二开关管为NPN型三极管或者N-MOS管。

优选地，所述切换控制模块还包括第一电容，所述第一电容的正极、所述第一二极管的阴极及第一开关管的输出端互连，其连接节点为所述切换控制模块的输出端。

优选地，所述自然能源转换模块包括光伏单元及储能单元，所述光伏单元的输出端与所述储能单元的第一输入端连接，所述储能单元的输出端为所述自然能源转换模块的输出端。

优选地，所述自然能源转换模块包括风电单元及储能单元，所述风电单元的输出端与所述储能单元的第二输入端连接，所述储能单元的输出端为所述自然能源转换模块的输出端。

优选地，所述自然能源转换模块包括光伏单元、风电单元及储能单元，所述光伏单元的输出端与所述储能单元的第一输入端连接，所述风电单元的输出端与所述储能单元的第二输入端连接，所述储能单元的输出端为所述自然能源转换模块的输出端。

优选地，所述储能单元为蓄电池。

本实用新型技术方案通过采用切换控制模块在自然能源转换模块中的电能不足时，控制电能变换模块给用电设备用电，在自然能源切换模块中的电能充足时，控制自然能源转换模块给用电设备供电。这样，本供电系统输出的电源中，一部分取自于市电，一部分取自于自然能源，因此，相对于现有技术，本实用新型技术方案节省了供电系统所需的电能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型供电系统第一实施例的电路结构示意图；

图2为本实用新型供电系统第二实施例的电路结构示意图；

图3为本实用新型供电系统第三实施例的电路结构示意图；

图4为本实用新型供电系统第四实施例的电路结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称	标号	名称
						100	电能变换模块	R1	第一电阻	D1	第一二极管
200	自然能源转换模块	R2	第二电阻	DZ	稳压二极管
						300	切换控制模块	R3	第三电阻	C1	第一电容
310	触发单元	Q1	第一开关管	210	光伏单元
						400	用电设备	Q2	第二开关管	220	风电单元
				230	储能单元

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变，那么该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种供电系统，包括电能变换模块100、自然能源转换模块200及切换控制模块300，电能变换模块100的输出端与切换控制模块300的第一输入端连接，自然能源转换模块200的输出端与切换控制模块300的第二输入端连接，切换控制模块300的输出端与用电设备400连接。

在此，电能变换模块100用于将市电进行功率变换、整流、滤波等处理，以输出第一电源。

自然能源转换模块200用于将自然能源转换成电能，并输出第二电源。

切换控制模块300用于在自然能源转换模块200输出的第二电源电压等于或者高于预设电压时，控制自然能源转换模块200输出的第二电源给用电设备供电；在自然能源转换模块200输出的第二电源电压低于预设电压时，控制电能变换模块100输出的第一电源给用电设备400供电。

需要说明的是，上述内容中，自然能源包括太阳能，风能等。预设电压，可以指某一具体的电压值，比如，预设电压为3V，预设电压为5V；也可以指某一电压范围，比如，预设电压属于电压区间(4V，5V)，预设电压属于电压区间(11，13V)。

具体地，请参阅图1，在本实用新型供电系统一实施例中，上述切换控制模块300包括触发单元310、第一开关管Q1及第一二极管D1，第一二极管D1的阳极为切换控制模块300的第一输入端，第一二极管D1的阴极与第一开关管Q1的输出端连接，其连接节点为切换控制模块300的输出端；第一开关管Q1的输入端与触发单元310的触发端连接，其连接节点为切换控制模块300的第二输入端，第一开关管Q1的受控端与触发单元310的受控端连接；其中，第一二极管D1的导通压降大于第一开关管Q1的导通压降。

本实施例中，当自然能源转换模块200输出的第二电源电压高于预设电压时，触发单元310控制第一开关管Q1饱和导通，自然能源转换模块200通过第一开关管Q1给用电设备400供电。与此同时，由于第一二极管D1的导通压降大于第一开关管Q1的导通压降，因此，只有少部分由电能变换模块100输出的第一电源通过第一二极管D1输入至用电设备。

当自然能源转换模块200输出的第二电源电压低于预设电压时，触发单元310控制第一开关管Q1截止，电能变换模块100通过第一二极管D1给用电设备400供电。

在此，预设电压可根据用电设备400的供电参数设定，其具体范围此处不做限制。比如，用电设备为电视机，且电视机中：机芯待机所需的供电电压为3.3V，主板所需的供电电压为12V，背光所需的供电电压为100V，则预设电压可设置为3.3V、12V或者100V。容易理解，电视机的供电参数不限于此，上述电视机的供电参数仅用于举例说明。

此外，本实施例中，若出于节省物料成本考虑，则第一开关管Q1可选为PNP型三极管，且PNP型三极管的发射极为第一开关管Q1的输入端，PNP型三极管的集电极为第一开关管Q1的输出端，PNP型三极管的基极为第一开关管Q1的受控端。若出于降低器件功耗考虑，则第一开关管Q1可选为P-MOS管，且P-MOS管的漏极为第一开关管Q1的输入端，P-MOS管的源极为第一开关管Q1的输出端，P-MOS管的栅极为第一开关管Q1的受控端。此处对第一开关管Q1的选型不做限制。

基于上述的第一实施例，请参阅图2，在本实用新型供电系统第二实施例中：

上述触发单元310包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第二开关管Q2及稳压二极管DZ，稳压二极管DZ的阴极为触发单元310的触发端，稳压二极管DZ的阳极、第一电阻R1的第一端及第二电阻R2的第一端互连，第一电阻R1的第二端接地；第二电阻R2的第二端与第二开关管Q2的受控端连接，第二开关管Q2的输出端接地，第二开关管Q2的输入端与第三电阻R3的第二端连接，第三电阻R3的第一端为触发单元310的控制端。

在此，若出于节省物料成本考虑，则第二开关管Q2可选为NPN型三极管，且NPN型三极管的集电极为第二开关管的输入端，NPN型三极管的发射极为第二开关管Q2的输出端，NPN型三极管的基极为第二开关管Q2的受控端。若出于降低器件功耗考虑，则第二开关管Q2可选为N-MOS管，且N-MOS管的漏极为第二开关管Q2的输入端，N-MOS管的源极为第二开关管Q2的输出端，N-MOS管的栅极为第二开关管Q2的受控端。此处对第二开关管Q2的选型不做限制。

具体地，当自然能源转换模块200输出的第二电源电压高于稳压二极管DZ的击穿电压时，稳压二极管DZ导通，流经第一电阻R1的电流在第一电阻R1两端产生压降，落在第一电阻R1第一端的电压经第二电阻R2输入至第二开关管Q2的受控端，第二开关管Q2导通，第一开关管Q1受控端的电压被拉低，第一开关管Q1饱和导通，自然能源转换模块200经第一开关管Q1为用电设备400供电。与此同时，由于第一二极管D1的导通压降大于第一开关管Q1的导通压降，因此，只有少部分由电能变换模块输出的第一电源通过第一二极管D1输出至用电设备400。

当自然能源转换模块200输出的第二电源电压低于稳压二极管DZ的击穿电压时，稳压二极管DZ截至，第二开关管Q2截止，第一开关管Q1截止，电能变换模块100通过第一二极管D1为用电设备400供电。

值得一提的是，为了稳定供电系统的输出，本实施例还在切换控制模块300中增设了第一电容C1，且第一电容C1的正极、第一二极管D1的阴极及第一开关管Q1的输出端互连，其连接节点为切换控制模块200的输出端。具体地，当第一开关管Q1处于饱和导通状态时，主要由自然能源转换模块200输出的第二电源为用电设备400供电，第一电容C1充电；在第一开关管Q1由饱和导通状态切换到截止状态的过程中，由第一电容C1存储的电能为用电设备400供电。如此，可以消除因第一开关管Q1切换工作状态而带来用电设备400供电电压波动问题。

较佳地，本实施例中，自然能源转换模块200包括光伏单元210及储能单元230，光伏单元210的输出端与储能单元230的第一输入端连接，储能单元230的输出端为自然能源转换模块200的输出端。

具体地，光伏单元210可将太阳能转换成电能，并将对应的电能输送至储能单元230。如此，在光能充足时，自然能源转换模块200不仅可以将转换成的电能给用电系统供电，还可以将剩余电能存储起来，具有进一步减少供电系统的电能输入的效果。

基于上述的第二实施例，请参阅图3，在第三实施例中，自然能源转换模块200包括风电单元220及储能单元230，风电单元220的输出端与储能单元230的第二输入端连接，储能单元230的输出端为自然能源转换模块200的输出端。

具体地，风电单元220可将风能转换成电能，并将对应的电能输送至储能单元230。如此，在风能充足时，自然能源转换模块200不仅可以将转换成的电能给用电系统供电，还可以将剩余电能存储起来，具有进一步减少供电系统的电能输入的效果。

基于上述的第二实施例，请参阅图4，在第四实施例中，自然能源转换模块200包括光伏单元210、风电单元220及储能单元230，光伏单元210的输出端与储能单元230的第一输入端连接，风电单元220的输出端与储能单元230的第二输入端连接，储能单元230的输出端为自然能源转换模块200的输出端。

具体地，光伏单元210可将太阳能转换成电能，并将对应的电能输送至储能单元；风电单元220可将风能转换成电能，并将对应的电能输送至储能单元230。如此，在光能和风能充足时，自然能源转换模块200不仅可以将转换成的电能给用电系统供电，还可以将剩余电能存储起来，具有进一步减少供电系统的电能输入的效果。

较佳地，以上各实施例中，储能单元230可选为蓄电池(图未示出)。

以下，结合图1和图2，说明本实用新型供电系统的工作原理：

当太阳能和风能足够时，自然能源转换模块200输出的第二电源电压高于稳压二极管DZ的击穿电压，稳压二极管DZ导通，第二开关管Q2导通，第一开关管Q1饱和导通，自然能源转换模块200通过第一开关管Q1为用电设备400供电。与此同时，第一电容C1充电，此外，由于第一二极管D1的导通压降大于第一开关管Q1的导通压降，因此，只有少部分由电能变换模块100输出的第一电源通过第一二极管D1输出至用电设备400。

在太阳能和风能减少的过程中，若自然能源转换模块200输出的第二电源电压恰好低于稳压二极管DZ的击穿电压，则第二开关管Q2截止，第一开关管Q1截止，由第一电容C1为用电设备400供电。

当太阳能和风能不足时，自然能源转换模块200输出的第二电源电压低于稳压二极管DZ的击穿电压，稳压二极管DZ截止，第二开关管Q2截止，第一开关管Q1截止，电能变换模块100通过第一二极管D1为用电设备400供电。

本实用新型技术方案具有如下有益效果：

(1)由于在本供电系统输出的电源中，只有一部分取自于市电，因此，相对于现有技术，本技术方案减小了供电系统对电能的需求量。

(2)设置第一电容C1，使得在第一开关管Q1由导通状态向截止状态切换的过程中，不会出现电压波动，因此，本技术方案具有输出稳定的特点。

(3)由于第一二极管D1的存在，使得自然能源转换模块200的输出不受电能变换模块100的输出的干扰，因此，本技术方案具有可靠性高的特点。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种供电系统，用于给用电设备供电，包括电能变换模块、自然能源转换模块及切换控制模块，所述电能变换模块的输出端与所述切换控制模块的第一输入端连接，所述自然能源转换模块的输出端与所述切换控制模块的第二输入端连接，所述切换控制模块的输出端与所述用电设备连接，其特征在于：

所述切换控制模块包括触发单元、第一开关管及第一二极管，所述第一二极管的阳极为所述切换控制模块的第一输入端，所述第一二极管的阴极与所述第一开关管的输出端连接，其连接节点为所述切换控制模块的输出端；所述第一开关管的输入端与所述触发单元的触发端连接，其连接节点为所述切换控制模块的第二输入端，所述第一开关管的受控端与所述触发单元的受控端连接；其中，所述第一二极管的导通压降大于所述第一开关管的导通压降。

2.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述触发单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第二开关管及稳压二极管，所述稳压二极管的阴极为所述触发单元的触发端，所述稳压二极管的阳极、所述第一电阻的第一端及所述第二电阻的第一端互连，所述第一电阻的第二端接地；所述第二电阻的第二端与所述第二开关管的受控端连接，所述第二开关管的输出端接地，所述第二开关管的输入端与所述第三电阻的第二端连接，所述第三电阻的第一端为所述触发单元的控制端。

3.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述第一开关管为PNP型三极管或者P-MOS管。

4.如权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述第二开关管为NPN型三极管或者N-MOS管。

5.如权利要求1-4任意一项所述的供电系统，其特征在于，所述切换控制模块还包括第一电容，所述第一电容的正极、所述第一二极管的阴极及第一开关管的输出端互连，其连接节点为所述切换控制模块的输出端。

6.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述自然能源转换模块包括光伏单元及储能单元，所述光伏单元的输出端与所述储能单元的第一输入端连接，所述储能单元的输出端为所述自然能源转换模块的输出端。

7.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述自然能源转换模块包括风电单元及储能单元，所述风电单元的输出端与所述储能单元的第二输入端连接，所述储能单元的输出端为所述自然能源转换模块的输出端。

8.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述自然能源转换模块包括光伏单元、风电单元及储能单元，所述光伏单元的输出端与所述储能单元的第一输入端连接，所述风电单元的输出端与所述储能单元的第二输入端连接，所述储能单元的输出端为所述自然能源转换模块的输出端。

9.如权利要求6-8任意一项所述的供电系统，其特征在于，所述储能单元为蓄电池。