CN210577927U - 一种具有主、备电源自动切换功能的rtu - Google Patents

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李志刚
韩晓东
苏燕
李永财
赵可可
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    • Y04S20/20—End-user application control systems

Abstract

本实用新型提供一种具有主、备电源自动切换功能的RTU，所述RTU包括电源自动切换电路，电源切换电路的两个输入端分别连接外部AC220V供电端口和内部电池端口，输出端输出直流3.3V连接主控MCU的供电端；所述的电源自动切换电路包括AC‑DC模块、5V DC‑DC模块、滤波电容、双MOS管切换电路和3.3V稳压模块，双MOS管切换电路的输入端直接连接电池端口Vbat，控制端连接5V直流端chargPIn，输出端与外部供电输出端sysPIn共同连接至3.3V稳压模块的输入端，3.3V稳压模块的输出端连接主控MCU的供电端。以外部AC220V供电端口为主供电端，以电池端口为备用供电端，通过双MOS管切换电路实现主、备电源自动切换功能，当供电出现异常后不会影响RTU正常数据采集。

Description

一种具有主、备电源自动切换功能的RTU
技术领域
本实用新型涉及RTU技术领域，特别涉及一种具有主、备电源自动切换功能的RTU。
背景技术
RTU(远程终端单元)，是SCADA系统的基本组成单元，主要负责对现场信号、工业设备的监测和控制，是构成企业综合自动化系统的核心装置，用于现场数据采集、传输的通信装置，它通过GPRS网络把现场采集到的数据信息上传到远端的服务器或数据中心，实现了现场数据的实时监测及上传。
公开号为CN 207799397 U的专利公开了《一种具有休眠苏醒功能的GPRS型RTU》。
目前，RTU工作的电源主要分为电池组供电，太阳能供电和市政供电。上述供电方式的共同缺点为当供电出现异常后，立刻影响RTU正常数据采集，甚至停止工作，严重影响了RTU连续采集数据的功能。
发明内容
为了解决背景技术中所述问题，本实用新型提供一种具有主、备电源自动切换功能的RTU，以外部AC220V供电端口为主供电端，以电池端口为备用供电端，通过双MOS管切换电路实现主、备电源自动切换功能，当供电出现异常后不会影响RTU正常数据采集。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
一种具有主、备电源自动切换功能的RTU，所述RTU包括主控MCU及与其连接的GPRS通讯模块、RS485串口通讯芯片和AI/DI输入端口。
所述RTU还包括电源自动切换电路，电源切换电路的两个输入端分别连接外部AC220V供电端口和内部电池端口，输出端输出直流3.3V连接主控MCU的供电端；
所述的电源自动切换电路包括AC-DC模块、5V DC-DC模块、滤波电容、双MOS管切换电路和3.3V稳压模块，外部AC220V供电端口依次连接AC-DC模块和5V DC-DC模块后输出5V直流端chargPIn，5V直流端chargPIn经由滤波电容后输出外部供电输出端sysPIn；双MOS管切换电路的输入端直接连接电池端口Vbat，控制端连接5V直流端chargPIn，输出端与外部供电输出端sysPIn共同连接至3.3V稳压模块的输入端，3.3V稳压模块的输出端连接主控MCU的供电端。
所述的双MOS管切换电路包括第一MOS管和第二MOS管，第一MOS管与第二MOS管的D极并联，形成双MOS管切换电路的输入端；S极相互连接后为双MOS管切换电路的输出端；G极相互连接后为双MOS管切换电路的控制端。
所述的电源自动切换电路还包括电池的充电模块，充电模块的输入端连接5V直流端chargPIn，输出端连接电池端口Vbat。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型提供一种具有主、备电源自动切换功能的RTU，以外部AC220V供电端口为主供电端，以电池端口为备用供电端，通过双MOS管切换电路实现主、备电源自动切换功能，当供电出现异常后不会影响RTU正常数据采集；
2、电源自动切换电路中，将外供电经电压变换后的5V直流端chargPIn作为双MOS切换电路的控制端，用以控制电池端的电压输出，1)当外供电正常时，5V直流端chargPIn会有5V电，此时双MOS切换电路的MOS管截止，电池端的电压Vbat不会输出至sysPIn端，此时，为外供电输出电压供电方式；2)当外供电异常时，5V直流端chargPIn没有5V电，此时双MOS切换电路的MOS管导通，电池端的电压Vbat会输出至sysPIn端，此时，为电池端输出电压供电方式；
3、双MOS管切换电路中，采用第一MOS管与第二MOS管的D极并联，形成双MOS管切换电路的输入端，能够降低内阻，增大导通电流，使切换电路可靠运行；
4、电源自动切换电路中还有充电电路，当外供电正常时，5V直流端chargPIn会有5V电，能够直接利用其给电池充电，保证电池的电量稳定，保证备用电源正常，用以切换使用。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构框图；
图2为本实用新型的主控MCU电气设计图；
图3为本实用新型的电源自动切换电路的AC-DC模块、5V DC-DC模块及滤波电容部分电气图；
图4为本实用新型的电源自动切换电路的双MOS管切换电路图；
图5为本实用新型的电源自动切换电路的3.3V稳压模块电路图；
图6为本实用新型的电源自动切换电路的充电模块电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型提供的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，一种具有主、备电源自动切换功能的RTU，所述RTU包括主控MCU及与其连接的GPRS通讯模块、RS485串口通讯芯片和AI/DI输入端口。
所述RTU还包括电源自动切换电路，电源切换电路的两个输入端分别连接外部AC220V供电端口和内部电池端口，输出端输出直流3.3V连接主控MCU的供电端；
所述的电源自动切换电路包括AC-DC模块、5V DC-DC模块、滤波电容、双MOS管切换电路和3.3V稳压模块，外部AC220V供电端口依次连接AC-DC模块和5V DC-DC模块后输出5V直流端chargPIn，5V直流端chargPIn经由滤波电容后输出外部供电输出端sysPIn；双MOS管切换电路的输入端直接连接电池端口Vbat，控制端连接5V直流端chargPIn，输出端与外部供电输出端sysPIn共同连接至3.3V稳压模块的输入端，3.3V稳压模块的输出端连接主控MCU的供电端。
所述的电源自动切换电路还包括电池的充电模块，充电模块的输入端连接5V直流端chargPIn，输出端连接电池端口。
如图2所示，为本实用新型提供的主控MCU的电气图，主控MCU采用MSP430F系列单片机，其端口设计中，有现有技术设计部分，例如：第1-8号端口为常规的RTU的AI或DI输入端口，共4路；第88-90号端口为GPRS模块的连接端口；第55-58号端口为2路RS485端口，第36、37号端口为休眠苏醒按键端口，还有62-74号的LCD连接端口。现有技术设计部分的GPRS模块、RS485模块及休眠苏醒按键参见本公司已公开的专利CN 207799397 U《一种具有休眠苏醒功能的GPRS型RTU》，这里不再重复描述。
图3-6为本实用新型的改进部分：电源自动切换电路的具体电路设计图：
如图3所示，外部AC220V供电端口的L(ExAcL)端和N(ExAcN)端首先连接AC-DC模块M1的输入端，经AC-DC模块M1后输出直流24V，然后进入5V DC-DC模块M2后输出5V直流端chargPIn，5V直流端chargPIn经由滤波电容E4-E6后输出外部供电输出端sysPIn。
如图4所示，所述的双MOS管切换电路包括第一MOS管MP3和第二MOS管MP4，第一MOS管MP3与第二MOS管MP4的D极并联，形成双MOS管切换电路的输入端，连接电池端口Vbat；S极相互连接后为双MOS管切换电路的输出端，与外部供电输出端sysPIn共同连接至3.3V稳压模块的输入端；G极相互连接后为双MOS管切换电路的控制端，一端经电阻R23后接地，另一端经电阻R40后连接5V直流端chargPIn。
如图5所示，由外部供电输出端和双MOS切换电路而来的sysPInsysPIn信号端连接3.3V稳压模块U4 MCP1700-3.3V的输入端，3.3V稳压模块U4的输出端DVcc和AVcc连接主控MCU的供电端端口(与图3的标号对应)。
如图6所示，充电模块U3 CN3052A的输入端连接5V直流端chargPIn，输出端连接电池端口Vbat，当外供电正常时，5V直流端chargPIn会有5V电，能够直接利用其给电池充电，保证电池的电量稳定，保证备用电源正常，用以切换使用。
电源自动切换电路的原理为：将外供电经电压变换后的5V直流端chargPIn作为双MOS切换电路的控制端，用以控制电池端的电压输出，1)当外供电正常时，5V直流端chargPIn会有5V电，此时双MOS切换电路的MOS管截止，电池端的电压Vbat不会输出至sysPIn端，此时，为外供电输出电压供电方式；2)当外供电异常时，5V直流端chargPIn没有5V电，此时双MOS切换电路的MOS管导通，电池端的电压Vbat会输出至sysPIn端，此时，为电池端输出电压供电方式。
以上实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本实用新型的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (3)

1.一种具有主、备电源自动切换功能的RTU，所述RTU包括主控MCU及与其连接的GPRS通讯模块、RS485串口通讯芯片和AI/DI输入端口；
其特征在于，所述RTU还包括电源自动切换电路，电源切换电路的两个输入端分别连接外部AC220V供电端口和内部电池端口，输出端输出直流3.3V连接主控MCU的供电端；
所述的电源自动切换电路包括AC-DC模块、5V DC-DC模块、滤波电容、双MOS管切换电路和3.3V稳压模块，外部AC220V供电端口依次连接AC-DC模块和5V DC-DC模块后输出5V直流端chargPIn，5V直流端chargPIn经由滤波电容后输出外部供电输出端sysPIn；双MOS管切换电路的输入端直接连接电池端口Vbat，控制端连接5V直流端chargPIn，输出端与外部供电输出端sysPIn共同连接至3.3V稳压模块的输入端，3.3V稳压模块的输出端连接主控MCU的供电端。
2.根据权利要求1所述的一种具有主、备电源自动切换功能的RTU，其特征在于，所述的双MOS管切换电路包括第一MOS管和第二MOS管，第一MOS管与第二MOS管的D极并联，形成双MOS管切换电路的输入端；S极相互连接后为双MOS管切换电路的输出端；G极相互连接后为双MOS管切换电路的控制端。
3.根据权利要求1所述的一种具有主、备电源自动切换功能的RTU，其特征在于，所述的电源自动切换电路还包括电池的充电模块，充电模块的输入端连接5V直流端chargPIn，输出端连接电池端口Vbat。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115411831A (zh) * 2022-11-02 2022-11-29 上海泰矽微电子有限公司 一种用于小信号采样的低纹波电源供电系统及方法

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