CN208078681U - 一种智能电源系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种智能电源系统,所述输入模块的电源端连接电源,其输出端连接所述交流变直流转换模块的输入端;所述交流变直流转换模块的第一输出端连接所述电池模块的输入端,其第二输出端连接所述升压模块的输入端,其第三输出端连接所述控制模块的检测端,其控制端连接所述控制模块的直流控制端;所述电池模块的控制端连接所述控制模块的充放电控制端,其输出端连接所述升压模块的输入端;所述第一输出模块的输入端连接所述升压模块的输出端,其输出端连接负载,其控制端连接所述控制模块的第一输出控制端。通过对电池模块的电池电压进行升压后降压,使得输出到负载设备端的电压能稳定在预定值,保证设备的正常工作。

Description

一种智能电源系统
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域,尤其涉及一种智能电源系统。
背景技术
目前公交站广告屏供电主要采用24V供电,其交流供电多是接城市路灯供电系统。由于路灯供电系统晚上供电,白天不供电,因此公交站广告屏供电都配有24V电池;晚上有市电时,输出24V同时给电池充电,当白天没有市电后,由电池供电。
现有技术上,大部分广告屏电源都是采取了220VAC转24V供电,当没市电后,使用24V电池直接供电。这种供电方式弊端是受电池电压影响较大,当电池放电到较低的水平后,加上线路管压降和线损,到设备供电电压会低于20V,有可能低于设备最低工作电压而导致广告屏设备工作不正常,且在对电池的充放电时,没有对电池的电流电压进行检测,也没有完善的对电池的充电管理。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于,提供一种智能电源系统,通过对电池模块的电池电压进行升压后降压,使得输出到负载设备端的电压能稳定在预定值,且具备完善的电池充电管理。
为了解决上述技术问题,本实用新型提出了一种智能电源系统,包括电池模块、输入模块、交流变直流转换模块、升压模块、控制模块和第一输出模块;
所述输入模块的电源端连接电源,所述输入模块的输出端连接所述交流变直流转换模块的输入端;
所述交流变直流转换模块的第一输出端连接所述电池模块的输入端,所述交流变直流转换模块的第二输出端连接所述升压模块的输入端,所述交流变直流转换模块的第三输出端连接所述控制模块的检测端,所述交流变直流转换模块的控制端连接所述控制模块的直流控制端;
所述电池模块的控制端连接所述控制模块的充放电控制端,所述电池模块的输出端连接所述升压模块的输入端;
所述第一输出模块的输入端连接所述升压模块的输出端,所述第一输出模块的输出端连接负载,所述第一输出模块的控制端连接所述控制模块的第一输出控制端。
在一个优选的实施方式中,所述输入模块包括输入EMC单元;
所述输入EMC单元的输入端连接所述输入模块的输入端,所述输入EMC单元的输出端连接所述输入模块的输出端。
在一个优选的实施方式中,还包括:整流单元;
所述整流单元的输入端连接所述输入EMC单元的输出端,所述整流单元的输出端连接所述输入模块的输出端。
在一个优选的实施方式中,所述输入模块还包括PFC单元;
所述PFC单元的输入端连接所述输入EMC单元的输出端,所述PFC单元的输出端连接所述输入模块的输出端。
在一个优选的实施方式中,还包括市电检测模块;
所述市电检测模块的采集端连接所述输入EMC单元的输出端,所述市电检测模块的输出端连接所述控制模块的检测输入端。
在一个优选的实施方式中,所述交流变直流转换模块包括LLC转换单元和同步整流单元;
所述交流变直流转换模块的输入端连接所述LLC转换单元的输入端,所述交流变直流转换模块的第一输出端连接所述同步整流单元的第一输出端,所述交流变直流转换模块的第二输出端连接所述同步整流单元的第二输出端,所述交流变直流转换模块的第三输出端连接所述同步整流单元的第三输出端,所述交流变直流转换模块的控制端连接所述LLC转换单元的控制端;
所述LLC转换单元的输出端连接所述同步整流单元的输入端。
在一个优选的实施方式中,还包括第二输出模块;
所述交流变直流转换模块还包括第四输出端;
所述第二输出模块的输入端连接所述交流变直流转换模块的第四输出端;
所述第二输出模块的输出端连接所述负载,所述第二输出模块的控制端连接所述控制模块的第二输出控制端。
在一个优选的实施方式中,还包括第三输出模块;
所述交流变直流转换模块还包括第五输出端;
所述第三输出模块的输入端连接所述交流变直流转换模块的第五输出端;
所述第三输出模块的输出端连接所述负载,所述第二输出模块的控制端连接所述控制模块的第三输出控制端。
在一个优选的实施方式中,还包括通信模块和系统监控模块;
所述系统监控模块的检测端通过所述通信模块连接所述控制模块的通信端,所述系统监控模块的监控控制端通过所述通信模块连接所述控制模块的控制端。
在一个优选的实施方式中,还包括温度检测模块;
所述温度检测模块的采集端连接所述交流变直流转换模块的温度采样端,所述温度检测模块的输出端连接所述控制模块的温度检测端。
实施本实用新型,可以取得如下有益效果:
本实用新型实施例提供的智能电源系统,通过对电池模块的电池电压进行升压后降压,使得输出到负载设备端的电压能稳定在预定值,由于升压模块存在,即使电池电压低于18V,输出设备端的电压依然能稳定在24V,对于负载设备正常运行提供了稳定可靠的保障。所述控制模块能对不同设备的充电电压需求,调节不同的电压输出。
附图说明
图1是本实用新型第一个实施例提供的一种智能电源系统的方框图;
图2是本实用新型第二个实施例提供的一种智能电源系统的方框图;
图3是本实用新型第三个实施例提供的一种智能电源系统的方框图。
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。
实施例一
请参见图1,图1是本实用新型第一个实施例提供的一种智能电源系统的方框图。
一种智能电源系统,包括输入模块10、交流变直流转换模块20、升压模块30、控制模块40、电池模块50和第一输出模块60;
所述输入模块10的电源端连接电源70,所述输入模块10的输出端连接所述交流变直流转换模块20的输入端;
所述交流变直流转换模块20的第一输出端连接所述电池模块50的输入端,所述交流变直流转换模块20的第二输出端连接所述升压模块30的输入端,所述交流变直流转换模块20的第三输出端连接所述控制模块40的检测端,所述交流变直流转换模块20的控制端连接所述控制模块40的直流控制端;
所述电池模块50的控制端连接所述控制模块40的充放电控制端,所述电池模块50的输出端连接所述升压模块30的输入端;
在本实施例中,所述电池模块50优选为24V电池,本实用新型对此不作具体限定。
所述第一输出模块60的输入端连接所述升压模块30的输出端,所述第一输出模块60的输出端连接负载80,所述第一输出模块60的控制端连接所述控制模块40的第一输出控制端。
在本实施例中,所述第一输出模块60采用了固定导通时间结构的集成芯片控制,具有特快的瞬态响应,且无需外置环路补偿,有助于减少外置元件数和降低设计复杂性,较全面的故障保护特性,如热关断、过压保护、短路保护、电流限值等,为设备提供了可靠稳定干净的直流供电。
本实施例提供的智能电源系统的工作原理如下:
当有市电时,所述智能电源系统中的所述输入模块10工作,将所述输入模块10的输出电压输出给所述交流变直流转换模块20,所述控制模块40控制所述交流变直流转换模块20的电压转换,将所述交流电转换成直流电输出,例如输出了28V直流电,所述28V直流电输出给所述第一输出模块60输出给负载80;所述智能电源系统的电源也通过所述输入模块10和交流变直流模块对所述电池充电,并通过检测交流变直流转换模块20的输出端电压电流,以控制对所述电池模块50的充电。当没市电时,由所述电池模块50为负载80供电,所述智能电源系统控制所述电池模块50进行放电供电,由于所述电池模块50的电池电压在充电过程中,所述电池模块50会随电容量减少而电压下降,此时,输出到所述负载80的电压不能稳定在24V而导致设备有可能不能正常工作,而在所述电池电压经过所述升压模块30进行升压,例如升压到32V,后降压到24V,即使原电池模块50的电压低于18V,输出到所述负载80设的电压依然能稳定在24V,对于客户设备正常运行提供了稳定可靠的保障。
相比于现有技术,实施本实施例的有益效果在于:
通过对电池模块50的电池电压进行升压后降压,使得输出到负载80设备端的电压能稳定在预定值,由于升压模块30存在,即使电池电压低于18V,输出设备端的电压依然能稳定在24V,对于负载80设备正常运行提供了稳定可靠的保障。
实施例二
在实施例一的基础上,请参见图2,图2是本实用新型第二个实施例提供的一种智能电源系统的方框图。
所述输入模块10包括输入EMC单元11;
所述输入EMC单元11的输入端连接所述输入模块10的输入端,所述输入EMC单元11的输出端连接所述输入模块10的输出端。
在本实施例中,所述输入EMC单元11为防电磁干扰,具防雷防浪涌功能。针对输入电流谐波和自身的传导辐射干扰,采用了电源滤波器和两级LC滤波电路,使所述智能电源系统在干净的环境下更能稳定工作。
在一个优选的实施方式中,还包括整流单元12;
所述整流单元12的输入端连接所述输入EMC单元11的输出端,所述整流单元12的输出端连接所述输入模块10的输出端。
在本实施例中,所述整流单元12是把市电的交流电能转换为直流电能,所述整流单元12包括变压器、整流主电路和滤波器,本实用新型对比不作具体限定。
在一个优选的实施方式中,所述输入模块10还包括PFC单元13;
所述PFC单元13的输入端连接所述输入EMC单元11的输出端,所述PFC单元13的输出端连接所述输入模块10的输出端。
在本实施例中,所述PFC单元13即为功率因数校正单元,功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系,也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。基本上功率因素可以衡量电力被有效利用的程度,当功率因素值越大,代表其电力利用率越高。开关电源是一种电容输入型电路,其电流和电压之间的相位差会造成交换功率的损失,此时便需要PFC电路提高功率因数。所述PFC单元1323的作用是对输入电流波形进行控制,使其同步输入电压波形。
需要说明的是,在本实施例中采用主动式PFC方式,其由电感电容及电子元器件组成,体积小、通过专用IC去调整电流的波形,对电流电压间的相位差进行补偿。主动式PFC可以达到较高的功率因数──通常可达98%以上,而且主动式PFC输出直流电压的纹波很小,这种电源不必采用很大容量的滤波电容。
在一个优选的实施方式中,还包括市电检测模块90;
所述市电检测模块90的采集端连接所述输入EMC单元11的输出端,所述市电检测模块90的输出端连接所述控制模块40的检测输入端。
所述市电检测模块90的采集端连接所述输入EMC单元11的输出端,所述市电检测模块90的输出端连接所述控制模块40的检测输入端。
在本实施例中,所述市电检测模块90包括了对电压和电流的检测,通过电池电流和电压检测来判定电池的充电模式,不同模式充电电压和充电电流都不一样,使电池保持健康稳定,增加电池使用寿命,间接减少了客户在电池成本的投入。
相比于现有技术,实施本实施例的有益效果在于:
所述输入模块10具有防电磁干扰,具防雷防浪涌功能,使所述智能电源系统在干净的环境下更能稳定工作,并通过所述市电检测模块90的电池电流和电压检测来判定电池的充电模式,不同模式充电电压和充电电流都不一样,使电池保持健康稳定,增加电池使用寿命,间接减少了用户在电池成本的投入。
实施例三
在实施例一的基础上,请参见图3,图3是本实用新型第三个实施例提供的智能电源系统的方框图。
所述交流变直流转换模块20包括LLC转换单元21和同步整流单元22;
所述交流变直流转换模块20的输入端连接所述LLC转换单元21的输入端,所述交流变直流转换模块20的第一输出端连接所述同步整流单元22的第一输出端,所述交流变直流转换模块20的第二输出端连接所述同步整流单元22的第二输出端,所述交流变直流转换模块20的第三输出端连接所述同步整流单元22的第三输出端,所述交流变直流转换模块20的控制端连接所述LLC转换单元21的控制端;
所述LLC转换单元21的输出端连接所述同步整流单元22的输入端。
在本实施例中,所述交流变直流转换模块20包括LLC转换单元2131和同步整流单元22拓扑,所述LLC转换单元21优点:原边MOSFET零电压开通,输出二极管零电流关断,没有反向恢复问题,开关损耗小,适合高频化,高功率密度设计。所述同步整流单元22是采用通态电阻极低的功率MOSFET来取代整流二极管,因此能达到降低整流器的损耗,提高DC/DC变换器的效率,满足低压、大电流整流的需求。
实施例四
在实施例一的基础上,
还包括第二输出模块100;
所述交流变直流转换模块20还包括第四输出端;
所述第二输出模块100的输入端连接所述交流变直流转换模块20的第四输出端;
所述第二输出模块100的输出端连接所述负载80,所述第二输出模块100的控制端连接所述控制模块40的第二输出控制端。
在一个优选的实施方式中,还包括第三输出模块110;
所述交流变直流转换模块20还包括第五输出端;
所述第三输出模块110的输入端连接所述交流变直流转换模块20的第五输出端;
所述第三输出模块110的输出端连接所述负载80,所述第二输出模块100的控制端连接所述控制模块40的第三输出控制端。
相比于现有技术,实施本实施例的有益效果在于:
所述控制模块40通过对所述第二输出模块100和所述第三输出模块110的电压输出控制,以使得在接入不同负载80时,能根据不同的负载80的充电电压,选择不同对应的输出模块进行充电,满足了不同的充电设备对电压的要求。
实施五
在实施例一的基础上,
还包括通信模块120和系统监控模块130;
所述系统监控模块130的检测端通过所述通信模块120连接所述控制模块40的通信端,所述系统监控模块130的监控控制端通过所述通信模块120连接所述控制模块40的控制端。
需要说明的是,所述通信模块120为RS485总线通信方式,使用通用的485收发器芯片进行数据传输,本实用新型对此不作具体限定。
在本实施例中,所述系统监控模块1300通过所述通信模块120和所述智能电源系统通信,快速的掌握所述智能电源系统的输出电压、电池电压、电池充电电流、内部温度及运行状态等实时数据,而且通过所述系统监控模块130能观察长时间模块工作状态变化情况。
在一个优选的实施方式中,还包括温度检测模块140;
所述温度检测模块140的采集端连接所述交流变直流转换模块20的温度采样端,所述温度检测模块140的输出端连接所述控制模块40的温度检测端。
相比于现有技术,实施本实施例的有益效果在于:
所述系统监控模块130通过所述通信模块120和所述智能电源系统通信,快速的掌握所述智能电源系统的输出电压、电池电压、电池充电电流、内部温度及运行状态等实时数据,便于用户对所述智能电源系统的信息的实时掌握和控制。
以上所述是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能电源系统,其特征在于,包括电池模块、输入模块、交流变直流转换模块、升压模块、控制模块和第一输出模块;
所述输入模块的电源端连接电源,所述输入模块的输出端连接所述交流变直流转换模块的输入端;
所述交流变直流转换模块的第一输出端连接所述电池模块的输入端,所述交流变直流转换模块的第二输出端连接所述升压模块的输入端,所述交流变直流转换模块的第三输出端连接所述控制模块的检测端,所述交流变直流转换模块的控制端连接所述控制模块的直流控制端;
所述电池模块的控制端连接所述控制模块的充放电控制端,所述电池模块的输出端连接所述升压模块的输入端;
所述第一输出模块的输入端连接所述升压模块的输出端,所述第一输出模块的输出端连接负载,所述第一输出模块的控制端连接所述控制模块的第一输出控制端。
2.如权利要求1所述的智能电源系统,其特征在于,所述输入模块包括输入EMC单元;
所述输入EMC单元的输入端连接所述输入模块的输入端,所述输入EMC单元的输出端连接所述输入模块的输出端。
3.如权利要求2所述的智能电源系统,其特征在于,还包括整流单元;
所述整流单元的输入端连接所述输入EMC单元的输出端,所述整流单元的输出端连接所述输入模块的输出端。
4.如权利要求3所述的智能电源系统,其特征在于,所述输入模块还包括:PFC单元;
所述PFC单元的输入端连接所述输入EMC单元的输出端,所述PFC单元的输出端连接所述输入模块的输出端。
5.如权利要求3所述的智能电源系统,其特征在于,还包括市电检测模块;
所述市电检测模块的采集端连接所述输入EMC单元的输出端,所述市电检测模块的输出端连接所述控制模块的检测输入端。
6.如权利要求1所述的智能电源系统,其特征在于,所述交流变直流转换模块包括LLC转换单元和同步整流单元;
所述交流变直流转换模块的输入端连接所述LLC转换单元的输入端,所述交流变直流转换模块的第一输出端连接所述同步整流单元的第一输出端,所述交流变直流转换模块的第二输出端连接所述同步整流单元的第二输出端,所述交流变直流转换模块的第三输出端连接所述同步整流单元的第三输出端,所述交流变直流转换模块的控制端连接所述LLC转换单元的控制端;
所述LLC转换单元的输出端连接所述同步整流单元的输入端。
7.如权利要求1所述的智能电源系统,其特征在于,还包括第二输出模块;
所述交流变直流转换模块还包括第四输出端;
所述第二输出模块的输入端连接所述交流变直流转换模块的第四输出端;
所述第二输出模块的输出端连接所述负载,所述第二输出模块的控制端连接所述控制模块的第二输出控制端。
8.如权利要求7所述的智能电源系统,其特征在于,还包括第三输出模块;
所述交流变直流转换模块还包括第五输出端;
所述第三输出模块的输入端连接所述交流变直流转换模块的第五输出端;
所述第三输出模块的输出端连接所述负载,所述第二输出模块的控制端连接所述控制模块的第三输出控制端。
9.如权利要求1所述的智能电源系统,其特征在于,还包括通信模块和系统监控模块;
所述系统监控模块的检测端通过所述通信模块连接所述控制模块的通信端,所述系统监控模块的监控控制端通过所述通信模块连接所述控制模块的控制端。
10.如权利要求1所述的智能电源系统,其特征在于,还包括温度检测模块;
所述温度检测模块的采集端连接所述交流变直流转换模块的温度采样端,所述温度检测模块的输出端连接所述控制模块的温度检测端。
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