CN210380374U

CN210380374U - 一种真空泵的电源控制系统

Info

Publication number: CN210380374U
Application number: CN201921578887.7U
Authority: CN
Inventors: 郑泽安
Original assignee: Aitcool Inc
Current assignee: Zhejiang Aite Refrigeration Equipment Co ltd
Priority date: 2019-09-21
Filing date: 2019-09-21
Publication date: 2020-04-21
Anticipated expiration: 2029-09-21

Abstract

本实用新型提供了一种真空泵的电源控制系统，属于真空泵技术领域。它解决了现有真空泵同时接入电池和电源时不稳定的技术问题。本真空泵的电源控制系统包括独立工作的电源选择模块和充电模块，所述充电模块能够通过外置电源给电池充电，电源选择模块能够智能选择外置电源或电池为真空泵供电。本实用新型通过电源控制模块以及独立工作的充电模块配合，解决了当外置电源和电池的电压不同而导致的充电和电源电压不稳等问题，提高了电路的稳定性和安全性。

Description

一种真空泵的电源控制系统

技术领域

本实用新型属于真空泵技术领域，特指一种真空泵的电源控制系统。

背景技术

目前，现有的真空泵包括外置电源供电的真空泵和电池供电的真空泵两种，外置电源工作的真空泵，可移动性不高；电池供电的真空泵电池电量耗尽后，需要用外部充电器给电池充电，没有电池时无法工作；其中，一些真空泵在给电池充电时，需要停机后给电池充电；随着科技进步，可充电锂电池容量越来越高，能满足真空泵的长时间工作，但是需要外部充电器给电池充电，给工作带来不方便；并且当外置电源和电池的电压不同，同时接入时，电池供电真空泵固定使用电池供电，会给充电和电源不稳带来问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种稳定性更高的真空泵电源控制系统。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种真空泵的电源控制系统，其特征在于：包括独立工作的电源选择模块和充电模块，所述充电模块能够通过外置电源给电池充电，所述电源选择模块包括第一PMOS管、第二PMOS管和NMOS管，所述第一PMOS管、第二PMOS管和NMOS管上均反向并联有续流二极管，所述第一PMOS管的漏极分别与外置电源和稳压管的负极连接，所述第一PMOS管的源极和第二PMOS管的源极均与负载的正极电连接，所述第一PMOS管的源极与第三电阻的一端相连，所述第三电阻的另一端分别与第二电阻的一端和第一PMOS管的栅极相连，所述第二电阻的另一端与NMOS管的漏极相连，所述稳压管的正极分别与NMOS管的栅极和第一电阻的一端相连，所述第一电阻的另一端、NMOS管的源极和负载的负极均接地，所述第二PMOS管的漏极分别与电池和第九电阻的一端相连，所述第九电阻的另一端与半导体二极管的第一正极连接，所述半导体二极管的第二正极与外置电源连接，所述半导体二极管的共负极分别与第二PMOS管的栅极和第八电阻的一端连接，所述第八电阻的另一端接地。

本实用新型工作时，如果没有电池，或者当外置电源的电压高于电池的满电电压，自动选择外置电源作为真空泵的驱动电源；当没有插入外置电源时，或者工作中拔去外置电源后，自动切换到电池供电；空泵关机状态下，插上可充电锂电池以及外置电源，充电模块会自动工作，用外置电源给电池充电，充满电后自动关闭；当真空泵工作中，电池和外置电源都插上时，切换到外置电源驱动电机后，充电模块会自动工作，用外置电源给电池充电，充满电后自动关闭；上述第一PMOS管的开启电压要高于电池满电的电压，本实用新型中第一PMOS管和第二PMOS管的源极相对设置，保证电流只能够从外置电源流向负载或者从电池流向负载，防止电流反灌，有利于提高稳定性和安全性。

在上述的一种真空泵的电源控制系统中，所述充电模块的电源输入端与电源管理模块中负载的正极(即VOU端)相连。本充电模块为常规的充电电路构成，本实用新型中采用的是以电池充电管理芯片CN376为核心的电池充电管理电路，其中充电模块的电源输入端与电源管理模块的VOU端(负载的正极)相连，该连接方式可以确保只有在外置电源的电压大于电池电压时，充电模块才接入进行充电，稳定性和安全性更高。

在上述的一种真空泵的电源控制系统中，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第八电阻和第九电阻的阻值均为100KΩ。

在上述的一种真空泵的电源控制系统中，所述电池的电压范围为8V-21V，所述第一PMOS管的开启电压大于21V。

在上述的一种真空泵的电源控制系统中，所述半导体二极管为肖特基二极管BAT54C。

在上述的一种真空泵的电源控制系统中，所述第一PMOS管和第二PMOS管均为开关时间短、导通电阻低的半导体场效应晶体管。本实用新型中第一PMOS管和第二PMOS管将承受数十安培的电流也不会发热。

在上述的一种真空泵的电源控制系统中，当电池单独供电时，外置电源处电压为0V，NMOS管和第一PMOS管处于截止状态；所述第八电阻、第九电阻和半导体二极管组成电池通道的开启电路，接入电池后通过第二PMOS管上的续流二极管给源极充电，电池通过第八电阻、第九电阻分压后施加到第二PMOS管的栅极，此时，第二PMOS管的源极栅极之间的电压远大于开启电压，第二PMOS管导通，同时，续流二极管截止。上述开启电路R8，R9，D1的设计，保证外置电源能关闭第二PMOS管，无外置电源时第二PMOS管自开启，本电路设计保证了电池供电通路打开时，外置电源供电通路关闭，内部电压VOU不会反灌到外置电源的端口。

在上述的一种真空泵的电源控制系统中，当外置电源单独供电时，稳压管、第一电阻和NMOS管组成外置电源的开启电路，外置电源的电压大于22V，通过稳压管和第一电阻施加到NMOS管的栅极电压约为2V，NMOS管开启，然后外置电源通过并联在第一PMOS管上的续流二极管以及第二电阻、第三电阻、NMOS管电流分压，第一PMOS管的源极栅极电压大于开启电压，第一PMOS管导通；此时，外置电源通过半导体二极管施加到第二PMOS管的栅极电压将大于电池电压(即施加到第二PMOS管的源极电压)，因此第二PMOS管截止。上述电路设计保证了外置电源供电通路打开时，电池供电通路关闭，防止内部电压VOU反灌到电池的端口。

在上述的一种真空泵的电源控制系统中，当电池和外置电源同时接入时，外置电源的电压有一个上升的过程，外置电源电压上升到接近电池电压时，第二PMOS管先截止关闭，此时负载靠第一PMOS管和第二PMOS管上的续流二极管维持极短时间的工作，外置电源电压上升到约22V时，通过稳压管和第一电阻使NMOS管进入开启状态，第一PMOS管栅极电压被拉低而进入开启状态，外置电源开始供电；进入外置电源供电后，第一PMOS管开启，第二PMOS管截止，第一PMOS管和第二PMOS管的续流二极管截止。上述电路设计保证了电池和外置电源同时接入时，外置电源供电通路的开启和电池供电通路的关闭；上述电路中稳压管、第一电阻和NMOS管组成外置电源的控制电路，第八电阻、第九电阻和半导体二极管组成电池的控制电路。

本实用新型中真空泵具有三种工作模式，电池单独供电模式，有过压，过流，低电量自动停机等保护；外置电源单独供电的工作模式，有过压，过流，欠压自动停机等保护；外置电源和电池同时工作模式，除智能保护外，可智能选择电源，智能充电管理电池。

本实用新型相比现有技术突出且有益的技术效果是：

本实用新型通过电源控制模块对电池和外置电源进行控制，可针对实际情况只能选择真空泵的充电电源，如果没有电池，或者当外置电源的电压高于电池的满电电压，自动选择外置电源作为电机驱动电源，当没有插入外置电源时，或者工作中拔去外置电源后，自动切换到电池供电；同时，当真空泵工作中，电池和外置电源都插上时，切换到外置电源驱动电机后，充电模块会自动工作，用外置电源给电池充电，充满电后自动关闭，实现了一边充电一边工作；进一步的，真空泵关机状态下，插上可充电锂电池以及外置电源，充电模块会自动工作，用外置电源给电池充电，充满电后自动关闭；本实用新型通过电源控制模块以及独立工作的充电模块配合，解决了当外置电源和电池的电压不同而导致的充电和电源电压不稳等问题，提高了电路的稳定性和安全性。

附图说明

图1是本实用新型的电源选择模块的电路图。

图2是本实用新型的充电模块的电路图。

图中，VIN、外置电源；VBAT、电池；VOU、电源选择后的输出电压；P1、第一PMOS管；P2、第二PMOS管；N1、NMOS管；D1、半导体二极管；Z1、稳压管；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R8、第八电阻；R9、第九电阻；S、源极；D、漏极；G、栅极。

具体实施方式

下面结合附图以具体实施例对本实用新型作进一步描述，参见图1和图2：

本真空泵的电源控制系统包括独立工作的电源选择模块和充电模块，充电模块能够通过外置电源(VIN)给电池(VBAT)充电，电源选择模块包括第一PMOS管(P1)、第二PMOS管(P2)和NMOS管(N1)，第一PMOS管(P1)、第二PMOS管(P2)和NMOS管(N1)上均反向并联有续流二极管，第一PMOS管(P1)的漏极(D)分别与外置电源(VIN)和稳压管(Z1)的负极连接，第一PMOS管(P1)的源极(S)和第二PMOS管(P2)的源极(S)均与负载的正极电连接，第一PMOS管(P1)的源极(S)与第三电阻(R3)的一端相连，第三电阻(R3)的另一端分别与第二电阻(R2)的一端和第一PMOS管(P1)的栅极(G)相连，第二电阻(R2)的另一端与NMOS管(N1)的漏极(D)相连，稳压管(Z1)的正极分别与NMOS管(N1)的栅极(G)和第一电阻(R1)的一端相连，第一电阻(R1)的另一端、NMOS管(N1)的源极(S)和负载的负极均接地，第二PMOS管(P2)的漏极(D)分别与电池(VBAT)和第九电阻(R9)的一端相连，第九电阻(R9)的另一端与半导体二极管(D1)的第一正极连接，半导体二极管(D1)的第二正极与外置电源(VIN)连接，半导体二极管(D1)的共负极分别与第二PMOS管(P2)的栅极(G)和第八电阻(R8)的一端连接，第八电阻(R8)的另一端接地。本实用新型中第一PMOS管(P1)的开启电压要高于电池(VBAT)满电的电压，本实用新型中第一PMOS管(P1)和第二PMOS管(P2)的源极(S)相对设置，保证电流只能够从外置电源(VIN)流向负载或者从电池(VBAT)流向负载，防止电流反灌，有利于提高稳定性和安全性；本实用新型将电池(VBAT)和外置电源(VIN)搭配，随时切换电源，工作灵活；只有电池(VBAT)供电的时候，不用外接有线电源，可移动性强；电池(VBAT)电量耗尽之前接入外置电源(VIN)，负载可持续工作，并且接入外置电源(VIN)的时候能够自动将电池(VBAT)断开，防止对电池(VBAT)灌电流，安全性较高。

本实用新型通过电源控制模块对电池(VBAT)和外置电源(VIN)进行控制，可针对实际情况只能选择真空泵的充电电源，如果没有电池，或者当外置电源(VIN)的电压高于电池(VBAT)的满电电压，自动选择外置电源(VIN)作为电机驱动电源，当没有插入外置电源(VIN)时，或者工作中拔去外置电源(VIN)后，自动切换到电池(VBAT)供电；同时，当真空泵工作中，电池(VBAT)和外置电源(VIN)都插上时，切换到外置电源(VIN)驱动电机后，充电模块会自动工作，用外置电源(VIN)给电池(VBAT)充电，充满电后自动关闭，实现了一边充电一边工作；进一步的，真空泵关机状态下，插上可充电锂电池(VBAT)以及外置电源(VIN)，充电模块会自动工作，用外置电源(VIN)给电池(VBAT)充电，充满电后自动关闭；本实用新型通过电源控制模块以及独立工作的充电模块配合，解决了当外置电源(VIN)和电池(VBAT)的电压不同而导致的充电和电源电压不稳等问题，提高了电路的稳定性和安全性。

进一步的，第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第八电阻(R8)和第九电阻(R9)的阻值均为100KΩ；电池(VBAT)的电压范围为8V-21V，第一PMOS管(P1)的开启电压大于21V；半导体二极管(D1)为肖特基二极管BAT54C；第一PMOS管(P1)和第二PMOS管(P2)均为开关时间短、导通电阻低的半导体场效应晶体管。本实用新型中第一PMOS管(P1)和第二PMOS管(P2)将承受数十安培的电流也不会发热。

如图2所示，充电模块的电源输入端与电源管理模块中负载的正极(即VOU端)相连。本充电模块为常规的充电电路构成，本实用新型中采用的是以电池(VBAT)充电管理芯片CN376为核心的电池(VBAT)充电管理电路，其中充电模块的电源输入端与电源管理模块的VOU端(负载的正极)相连，该连接方式可以确保只有在外置电源(VIN)的电压大于电池(VBAT)电压时，充电模块才接入进行充电，稳定性和安全性更高。

当电池(VBAT)单独供电时，外置电源(VIN)处电压为0V，NMOS管(N1)和第一PMOS管(P1)处于截止状态；第八电阻(R8)、第九电阻(R9)和半导体二极管(D1)组成电池(VBAT)通道的开启电路，接入电池(VBAT)后通过第二PMOS管(P2)上的续流二极管给源极(S)充电，电池(VBAT)通过第八电阻(R8)、第九电阻(R9)分压后施加到第二PMOS管(P2)的栅极(G)，此时，第二PMOS管(P2)的源极(S)栅极(G)之间的电压远大于开启电压，第二PMOS管(P2)导通，同时，续流二极管截止。上述开启电路R8，R9，D1的设计，保证外置电源(VIN)能关闭第二PMOS管(P2)，无外置电源(VIN)时第二PMOS管(P2)自开启，本电路设计保证了电池(VBAT)供电通路打开时，外置电源(VIN)供电通路关闭，内部电压VOU不会反灌到外置电源(VIN)的端口。

当外置电源(VIN)单独供电时，稳压管(Z1)、第一电阻(R1)和NMOS管(N1)组成外置电源(VIN)的开启电路，外置电源(VIN)的电压大于22V，通过稳压管(Z1)和第一电阻(R1)施加到NMOS管(N1)的栅极(G)电压约为2V，NMOS管(N1)开启，然后外置电源(VIN)通过并联在第一PMOS管(P1)上的续流二极管以及第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、NMOS管(N1)电流分压，第一PMOS管(P1)的源极(S)栅极(G)电压大于开启电压，第一PMOS管(P1)导通；此时，外置电源(VIN)通过半导体二极管(D1)施加到第二PMOS管(P2)的栅极(G)电压将大于电池(VBAT)电压(即施加到第二PMOS管(P2)的源极(S)电压)，因此第二PMOS管(P2)截止。上述电路设计保证了外置电源(VIN)供电通路打开时，电池(VBAT)供电通路关闭，防止内部电压VOU反灌到电池(VBAT)的端口。

当电池(VBAT)和外置电源(VIN)同时接入时，外置电源(VIN)的电压有一个上升的过程，外置电源(VIN)电压上升到接近电池(VBAT)电压时，第二PMOS管(P2)先截止关闭，此时负载靠第一PMOS管(P1)和第二PMOS管(P2)上的续流二极管维持极短时间的工作，外置电源(VIN)电压上升到约22V时，通过稳压管(Z1)和第一电阻(R1)使NMOS管(N1)进入开启状态，第一PMOS管(P1)栅极(G)电压被拉低而进入开启状态，外置电源(VIN)开始供电；进入外置电源(VIN)供电后，第一PMOS管(P1)开启，第二PMOS管(P2)截止，第一PMOS管(P1)和第二PMOS管(P2)的续流二极管截止。上述电路设计保证了电池(VBAT)和外置电源(VIN)同时接入时，外置电源(VIN)供电通路的开启和电池(VBAT)供电通路的关闭；上述电路中稳压管(Z1)、第一电阻(R1)和NMOS管(N1)组成外置电源(VIN)的控制电路，第八电阻(R8)、第九电阻(R9)和半导体二极管(D1)组成电池(VBAT)的控制电路。

本实用新型中的VOU为电源选择后的输出电压，可作为大功率设备电源，同时并联充电模块给电池(VBAT)充电，充满电后自动停止充电，满电的电池(VBAT)电压也不会高于VOU，所以第二PMOS管(P2)一直保持关闭状态；本实用新型中真空泵具有三种工作模式，电池(VBAT)单独供电模式，有过压，过流，低电量自动停机等保护；外置电源(VIN)单独供电的工作模式，有过压，过流，欠压自动停机等保护；外置电源(VIN)和电池(VBAT)同时工作模式，除智能保护外，可智能选择电源，智能充电管理电池(VBAT)。

上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种真空泵的电源控制系统，其特征在于：包括独立工作的电源选择模块和充电模块，所述充电模块能够通过外置电源(VIN)给电池(VBAT)充电，所述电源选择模块包括第一PMOS管(P1)、第二PMOS管(P2)和NMOS管(N1)，所述第一PMOS管(P1)、第二PMOS管(P2)和NMOS管(N1)上均反向并联有续流二极管，所述第一PMOS管(P1)的漏极(D)分别与外置电源(VIN)和稳压管(Z1)的负极连接，所述第一PMOS管(P1)的源极(S)和第二PMOS管(P2)的源极(S)均与负载的正极电连接，所述第一PMOS管(P1)的源极(S)与第三电阻(R3)的一端相连，所述第三电阻(R3)的另一端分别与第二电阻(R2)的一端和第一PMOS管(P1)的栅极(G)相连，所述第二电阻(R2)的另一端与NMOS管(N1)的漏极(D)相连，所述稳压管(Z1)的正极分别与NMOS管(N1)的栅极(G)和第一电阻(R1)的一端相连，所述第一电阻(R1)的另一端、NMOS管(N1)的源极(S)和负载的负极均接地，所述第二PMOS管(P2)的漏极(D)分别与电池(VBAT)和第九电阻(R9)的一端相连，所述第九电阻(R9)的另一端与半导体二极管(D1)的第一正极连接，所述半导体二极管(D1)的第二正极与外置电源(VIN)连接，所述半导体二极管(D1)的共负极分别与第二PMOS管(P2)的栅极(G)和第八电阻(R8)的一端连接，所述第八电阻(R8)的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的一种真空泵的电源控制系统，其特征在于：所述充电模块的电源输入端与电源管理模块中负载的正极(即VOU端)相连。

3.根据权利要求1所述的一种真空泵的电源控制系统，其特征在于：当电池(VBAT)单独供电时，外置电源(VIN)处电压为0V，NMOS管(N1)和第一PMOS管(P1)处于截止状态；所述第八电阻(R8)、第九电阻(R9)和半导体二极管(D1)组成电池(VBAT)通道的开启电路，接入电池(VBAT)后通过第二PMOS管(P2)上的续流二极管给源极(S)充电，电池(VBAT)通过第八电阻(R8)、第九电阻(R9)分压后施加到第二PMOS管(P2)的栅极(G)，此时，第二PMOS管(P2)的源极(S)栅极(G)之间的电压远大于开启电压，第二PMOS管(P2)导通，同时，续流二极管截止。

4.根据权利要求1所述的一种真空泵的电源控制系统，其特征在于：当外置电源(VIN)单独供电时，稳压管(Z1)、第一电阻(R1)和NMOS管(N1)组成外置电源(VIN)的开启电路，外置电源(VIN)的电压大于22V，通过稳压管(Z1)和第一电阻(R1)施加到NMOS管(N1)的栅极(G)电压约为2V，NMOS管(N1)开启，然后外置电源(VIN)通过并联在第一PMOS管(P1)上的续流二极管以及第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、NMOS管(N1)电流分压，第一PMOS管(P1)的源极(S)栅极(G)电压大于开启电压，第一PMOS管(P1)导通；此时，外置电源(VIN)通过半导体二极管(D1)施加到第二PMOS管(P2)的栅极(G)电压将大于电池(VBAT)电压(即施加到第二PMOS管(P2)的源极(S)电压)，因此第二PMOS管(P2)截止。

5.根据权利要求1所述的一种真空泵的电源控制系统，其特征在于：当电池(VBAT)和外置电源(VIN)同时接入时，外置电源(VIN)的电压有一个上升的过程，外置电源(VIN)电压上升到接近电池(VBAT)电压时，第二PMOS管(P2)先截止关闭，此时负载靠第一PMOS管(P1)和第二PMOS管(P2)上的续流二极管维持极短时间的工作，外置电源(VIN)电压上升到约22V时，通过稳压管(Z1)和第一电阻(R1)使NMOS管(N1)进入开启状态，第一PMOS管(P1)栅极(G)电压被拉低而进入开启状态，外置电源(VIN)开始供电；进入外置电源(VIN)供电后，第一PMOS管(P1)开启，第二PMOS管(P2)截止，第一PMOS管(P1)和第二PMOS管(P2)的续流二极管截止。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种真空泵的电源控制系统，其特征在于：所述第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第八电阻(R8)和第九电阻(R9)的阻值均为100KΩ。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的一种真空泵的电源控制系统，其特征在于：所述电池(VBAT)的电压范围为8V-21V，所述第一PMOS管(P1)的开启电压大于21V。

8.根据权利要求1-5任意一项所述的一种真空泵的电源控制系统，其特征在于：所述半导体二极管(D1)为肖特基二极管BAT54C。

9.根据权利要求1-5任意一项所述的一种真空泵的电源控制系统，其特征在于：所述第一PMOS管(P1)和第二PMOS管(P2)均为开关时间短、导通电阻低的半导体场效应晶体管。