CN210806828U - 一种智能监测终端的断电信息上传储能电路 - Google Patents

一种智能监测终端的断电信息上传储能电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种智能监测终端的断电信息上传储能电路，包括电源输入和负载输出，还包括储能电路和双向Buck‑Boost电源芯片，所述储能电路的充放电端连接于所述双向Buck‑Boost电源芯片的备用电源端，所述双向Buck‑Boost电源芯片的供电端连接于所述电源输出，所述双向Buck‑Boost电源芯片的供电输出端连接于所述负载输出。本实用新型在储能电容容量和负载不变的情况下，通过提高电压降的方式延长备用电源的供电时间，从而改善电容的使用率。

Description

一种智能监测终端的断电信息上传储能电路
技术领域
本实用新型属于储能电路技术领域，尤其是涉及一种智能监测终端的断电信息上传储能电路。
背景技术
储能电路一般作为设备的备用电源，当外部供电(通常220VAC)断电时，采用储能电路作为备用电源，提供临时的短时间电源。电网中很多终端设备，都有储能电路。通常储能有两种方式，一种是采用电池，一种是采用电容，而电容主要有电解电容和法拉电容，具体根据储能时间要求决定。
通常的储能电路如图1所示，图1中的回路1为主电源供电回路，电源输入端VIN1为主电源输入，为负载Rload提供电源，同时给储能电容C1充电，R1为限流电阻，二极管D1作用为隔断反向电流。回路2为主电源断电后备用电源供电回路，此时通过储能电容C1放电为负载电路Rload提供备用电源。
通常电路设计中电容储能电路工作时间计算公式为：
Q＝I*t＝C*△U ①
Q：存储电荷量
I：放电电流
t：放电时间
C：电容容量
△U：电压降
在公式1中，负载电流I是电路需求的电流，同样的负载是相同的，电容容量C直接和成本、体积成比例，因此在负载和电容容量一定的情况下，可以理解为放电时间t跟电压降成线性正比。因此在同样的情况下，电路的电压降决定了放电时间的长短，也就是决定了储能电路的效率。
如图1中所示，当负载为纯阻性负载时，此电路并无明显缺陷，但是事实上实际负载大多情况下为嵌入式系统或特定芯片电路，而一般的芯片或系统的供电电源是特定的，如5V系统或3.3V系统，当电源跌至系统电源的80％时，一般的系统已经复位或停止工作了。这就意味着如果5V供电，正常供电时将电容充电只5V左右，主电源掉电时，作为备用电源的电容，实际上放电的电压降为从5V将至4V系统就复位了。实际使用电容的容量只有1/5。存在较大浪费，且随着储能容量的增大，成本浪费越高。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种智能监测终端的断电信息上传储能电路。
为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：
一种智能监测终端的断电信息上传储能电路，包括电源输入和负载输出，还包括储能电路和双向Buck-Boost电源芯片，所述储能电路的充放电端连接于所述双向Buck-Boost电源芯片的备用电源端，所述双向Buck-Boost电源芯片的供电端连接于所述电源输出，所述双向Buck-Boost电源芯片的供电输出端连接于所述负载输出。
在上述的智能监测终端的断电信息上传储能电路中，所述储能电路为包括有多个储能电容的储能电容阵列。
在上述的智能监测终端的断电信息上传储能电路中，所述储能电容均为法拉电容，且所述储能电容阵列由多个以多串多并方式相互连接的法拉电容组成，且每个法拉电容均并联有分压电阻。
在上述的智能监测终端的断电信息上传储能电路中，所述储能电容阵列由八个以两串四并方式相互连接的法拉电容组成。
在上述的智能监测终端的断电信息上传储能电路中，所述法拉电容的规格为30F/2.7V。
在上述的智能监测终端的断电信息上传储能电路中，所述电源输入与双向Buck-Boost电源芯片的供电端之间连接有隔离二极管。
在上述的智能监测终端的断电信息上传储能电路中，所述隔离二极管靠近所述双向Buck-Boost电源芯片的一端连接于所述负载输出。
在上述的智能监测终端的断电信息上传储能电路中，所述双向Buck-Boost电源芯片在备用电源端输入为设定电压范围内时，向负载输出端的输出的电压均为预设电压。
在上述的智能监测终端的断电信息上传储能电路中，所述设定电压范围为1.8-5.5V，所述预设电压为5V，所述电源输入提供5V供电电源。
在上述的智能监测终端的断电信息上传储能电路中，所述双向Buck-Boost电源芯片的型号为TPS6300。
本实用新型的优点在于，在储能电容容量和负载不变的情况下，通过提高电压降的方式延长备用电源的供电时间，从而改善电容的使用率。
附图说明
图1是现有技术储能电路的电路示意图；
图2是本实用新型储能电路的电路示意图；
图3是本实用新型储能电路的电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
如图2所示，本实施例公开了一种智能监测终端的断电信息上传储能电路，包括电源输入VIN2和负载输出VDD，电源输入VIN2提供5V供电电源，负载输出VDD用于连接负载以为负载供电。特别地，本实施例还包括储能电路和双向Buck-Boost电源芯片U1，所述储能电路的充放电端VCCIN连接于所述双向Buck-Boost电源芯片的备用电源端VIN，即双向Buck-Boost电源芯片U1的端口5，双向Buck-Boost电源芯片的端口1-供电端VOUT连接于所述电源输出VIN2，所述双向Buck-Boost电源芯片U1的端口8-供电输出端VINA连接于所述负载输出VDD。
进一步地，电源输入VIN2与双向Buck-Boost电源芯片U1的供电端VOUT之间连接有隔离二极管D2。该隔离二极管D1用于防止在电源输入VIN2掉电情况下倒灌电源的问题出现。
具体地，在储能电路供电的情况下，双向Buck-Boost电源芯片U1在备用电源端VIN输入为设定电压范围内时，对负载输出VDD的电压均保持为预设电压。且本实施例的双向Buck-Boost电源芯片U1的型号为TPS6300，基于该TPS6300芯片，在备用电源端VIN输入电压为1.8-5.5V的情况下，均能够将负载输出VDD的电压稳定在5V左右，即设定电压范围为1.8-5.5V，预设电压为5V。
进一步地，隔离二极管D2靠近所述双向Buck-Boost电源芯片U1的一端连接于所述负载输出VDD。当电源输入VIN2上电时，通过隔离二极管D2向负载输出VDD供电，为系统提供5V供电电源，同时通过TPS63000为储能电路充电，此时TPS63000处于Buck反向充电模式，直至将储能电路充电至5V；当电源输入VIN2掉电时，储能电路通过TPS63000放电，为系统提供备用电源，将VDD输出稳定在5V左右，为系统提供备用电源。
具体地，如图3所示，储能电路为包括有多个储能电容C6～C13的储能电容阵列，且这里的储能电容均为法拉电容，储能电容阵列由多个以多串多并方式相互连接的法拉电容组成，且每个法拉电容均并联有分压电阻R5～R12，分压电阻均的阻值均为51K，通过分压电阻进行均压处理。
优选地，本实施例以八个规格为30F/2.7V法拉电容以两串四并方式为例，即，这里的储能电容阵列由八个以两串四并方式相互连接的法拉电容组成进行系统备用电源时间计算比较：
假设系统5V电源至4V系统不能工作，负载固定0.3A电流，则采用原电路方式储能电路能够维持的时间为：
T1＝(5V-4V)*30F/2*4/0.3A＝200s
同样情况下采用本实施例电路，储能电容阵列电压降至1.8V仍能维持输出5V左右的电压，因此电压降增加至(5V-1.8V)＝3.2V，则储能电路的维持时间变为：
T2＝(5V-1.8V)*30F/2*4/0.3A＝640s
由上述计算可以看出，采用本实施例的电路以后，在同样的负载和储能电容的情况下，能够大大提高备用电源供电时间，提高储能电容利用率。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了隔离二极管、储能电路、双向Buck-Boost电源芯片、电源输入、负载输出等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (10)

1.一种智能监测终端的断电信息上传储能电路，包括电源输入和负载输出，其特征在于，还包括储能电路和双向Buck-Boost电源芯片，所述储能电路的充放电端连接于所述双向Buck-Boost电源芯片的备用电源端，所述双向Buck-Boost电源芯片的供电端连接于所述电源输出，所述双向Buck-Boost电源芯片的供电输出端连接于所述负载输出。
2.根据权利要求1所述的智能监测终端的断电信息上传储能电路，其特征在于，所述储能电路为包括有多个储能电容的储能电容阵列。
3.根据权利要求2所述的智能监测终端的断电信息上传储能电路，其特征在于，所述储能电容均为法拉电容，且所述储能电容阵列由多个以多串多并方式相互连接的法拉电容组成，且每个法拉电容均并联有分压电阻。
4.根据权利要求3所述的智能监测终端的断电信息上传储能电路，其特征在于，所述储能电容阵列由八个以两串四并方式相互连接的法拉电容组成。
5.根据权利要求3或4所述的智能监测终端的断电信息上传储能电路，其特征在于，所述法拉电容的规格为30F/2.7V。
6.根据权利要求1所述的智能监测终端的断电信息上传储能电路，其特征在于，所述电源输入与双向Buck-Boost电源芯片的供电端之间连接有隔离二极管。
7.根据权利要求6所述的智能监测终端的断电信息上传储能电路，其特征在于，所述隔离二极管靠近所述双向Buck-Boost电源芯片的一端连接于所述负载输出。
8.根据权利要求1所述的智能监测终端的断电信息上传储能电路，其特征在于，所述双向Buck-Boost电源芯片在备用电源端输入为设定电压范围内时，向负载输出端的输出的电压均为预设电压。
9.根据权利要求8所述的智能监测终端的断电信息上传储能电路，其特征在于，所述设定电压范围为1.8-5.5V，所述预设电压为5V，所述电源输入提供5V供电电源。
10.根据权利要求6-9任意一项所述的智能监测终端的断电信息上传储能电路，其特征在于，所述双向Buck-Boost电源芯片的型号为TPS6300。
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