CN211296289U - 一种基于超级电容的供电电路、供电模块及加气机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种基于超级电容的供电电路、供电模块及加气机。该供电电路包括:AC‑DC单元，AC‑DC单元的输入端与外电连接；并联的第一供电支路和第二供电支路，第一供电支路和第二供电支路连接AC‑DC单元的输出端和安全栅的输入端；安全栅，安全栅的输出端与后级单元的供电端连接；以及外电掉电检测单元，外电掉电检测单元设置于AC‑DC单元的输入端或AC‑DC单元的输出端；当检测到外电掉电时，超级电容上存储的电能给后级单元供电完成关键数据处理和存储；能够实现外电正常和掉电时两种供电方式的自动切换；超级电容充放电电路简单，充电速度快，可反复循环充放电数十万次。
Description
技术领域
本实用新型涉及供电领域，具体涉及一种基于超级电容的供电电路、供电模块及加气机。
背景技术
加气机是用于向天然气汽车的储气瓶充装天然气的设备，分为 CNG(CompressedNatural Gas，压缩天然气)加气机和LNG(Liquefied Natural Gas，液化天然气)加气机，并具有计量及计价的功能。加气机计控器是加气机核心部件，加气机计控器主要包括电源模块和控制模块，计控器电源模块为核心控制模块供电。
加气机在现场工作需要外部220V交流转换为直流为加气机计控器供电，在正常加气过程中若突然出现外电掉电，加气机计控器需要立即进行掉电处理，迅速结束加气，并完成数据处理和存储工作。以往各个厂家的加气机使用电池作为意外掉电后的备用电源，当外电正常时，利用外电给电池充电，当外电消失时，立即停止加气，采用电池维持计控器供电完成数据处理和存储工作。但电池的充放电电路复杂、充电速度慢、过度放电会使电池永久失效，在现场电池使用超过2年，往往就会出现失效，长期使用可靠性差。
实用新型内容
为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种基于超级电容的供电电路、供电模块及加气机。
为了实现本实用新型的上述目的，根据本实用新型的第一个方面，本实用新型提供了一种基于超级电容的供电电路，包括:AC-DC单元，所述AC-DC单元的输入端与外电连接；并联的第一供电支路和第二供电支路，所述第一供电支路和第二供电支路连接AC-DC单元的输出端和安全栅的输入端；安全栅，所述安全栅的输出端与后级单元的供电端连接；以及外电掉电检测单元，所述外电掉电检测单元设置于AC-DC单元的输入端或AC-DC单元的输出端，外电掉电检测单元的输出端与控制模块的掉电检测端连接；所述第一供电支路上串接有第一二极管，第一二极管的阳极与AC-DC单元的输出端连接，第一二极管的阴极与安全栅输入端连接；所述第二供电支路上设有限流单元、一个超级电容或一个以上超级电容串联构成的超级电容网络、以及第二二极管，限流单元的输入端与AC-DC单元的输出端连接，限流单元的输出端与超级电容的第一端或超级电容网络的第一端连接，限流单元的输出端还与第二二极管的阳极连接，第二二极管的阴极与安全栅输入端连接，超级电容的第二端或超级电容网络的第二端与地连接。
上述技术方案的有益效果为：该供电电路通过外电掉电检测单元能够检测外电的掉电情况，当检测到外电没有掉电时(即外电正常时)，外电通过AC-DC 单元转换为直流后再通过第一二极管和安全栅给后级单元供电，同时通过限流单元给超级电容充电，当检测到外电掉电时，AC-DC单元无输出，超级电容上存储的电能通过第二二极管和安全栅给后级单元供电，使后级单元有电能供应完成关键数据处理和存储，避免关键数据遗失；通过安全栅能够确保后级单元的安全，提高电路可靠性；通过第一二极管和第二二极管，能够有效防止电流倒灌；该供电电路能够实现外电正常时AC-DC单元给后级单元供电，以及外电掉电时超级电容的储能给后级单元供电两种供电方式的自动切换；超级电容不同于电池，其充放电电路简单，充电速度快，在其额定电压范围内可以被充电至任意电位，且可以完全放出，不存在过放损坏问题，可以反复循环充放电数十万次，寿命长。
在本实用新型的一种优选实施方式中，所述外电掉电检测单元包括串接的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端与AC-DC单元的输出端连接，第一电阻的第二端分别与控制模块的掉电检测端和第二电阻的第一端连接，第二电阻的第二端与地连接。
上述技术方案的有益效果为：公开了外电掉电检测单元位于AC-DC单元的输出端的一种低成本的简单电路结构。
在本实用新型的一种优选实施方式中，所述外电掉电检测单元包括检测 AC-DC单元的输入端与市电连接线路上流通电流的电流互感器，电流互感器的输出端与控制模块的掉电检测端连接。
上述技术方案的有益效果为：公开了外电掉电检测单元位于AC-DC单元的输入端的一种快速准确检测掉电的结构。
在本实用新型的一种优选实施方式中，所述限流单元包括限流电阻，所述限流电阻的第一端与AC-DC单元的输出端连接，限流电阻的第二端与超级电容的第一端或超级电容网络的第一端连接。
上述技术方案的有益效果为：公开了电流单元的一种低成本方案。
为了实现本实用新型的上述目的，根据本实用新型的第二个方面，本实用新型提供了一种供电模块，包括电路板，所述电路板上设置有外电输入接头、直流电输出接头、掉电信号输出接头和本实用新型所述的基于超级电容的供电电路；所述AC-DC单元的输入端通过外电输入接头与市电连接，所述安全栅的输出端通过直流电输出接头与后级单元的供电端连接，外电掉电检测单元的输出端通过掉电信号输出接头与控制模块的掉电检测端连接。
上述技术方案的有益效果为：该模块除了具有本实用新型的基于超级电容的供电电路的有益效果外，还具有便于产品化，模块化，便于应用于各系统或设备的有益效果。
为了实现本实用新型的上述目的，根据本实用新型的第三个方面，本实用新型提供了一种加气机，包括电源模块和计控器；所述电源模块包括本实用新型所述的基于超级电容的供电电路，所述AC-DC单元的输入端与外电连接，所述安全栅的输出端与计控器的控制模块的供电端连接，外电掉电检测单元的输出端与计控器的控制模块的掉电检测端连接。
上述技术方案的有益效果为：该加气机除了具有本实用新型的基于超级电容的供电电路的有益效果外，还具有在加气机外电供电时能迅速对超级电容充电，在加气过程中外电掉电后能迅速检测到外电掉电，结束加气，并使用超级电容的存储电能维持控制器完成数据处理和存储工作，超级电容不易失效，使用时间长的有益效果。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本实用新型一种优选实施方式中基于超级电容的供电电路的硬件框图；
图2是本实用新型一种优选实施方式中基于超级电容的供电电路的硬件结构图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本实用新型公开了一种基于超级电容的供电电路，如图1和图2所示，在一种优选实施方式中，其包括:
AC-DC单元，AC-DC单元的输入端与外电连接；
并联的第一供电支路和第二供电支路，第一供电支路和第二供电支路连接 AC-DC单元的输出端和安全栅的输入端；
安全栅，安全栅的输出端与后级单元的供电端连接；以及
外电掉电检测单元，外电掉电检测单元设置于AC-DC单元的输入端或AC-DC单元的输出端，外电掉电检测单元的输出端与控制模块的掉电检测端连接；
第一供电支路上串接有第一二极管，第一二极管的阳极与AC-DC单元的输出端连接，第一二极管的阴极与安全栅输入端连接；
第二供电支路上设有限流单元、一个超级电容或一个以上超级电容串联构成的超级电容网络、以及第二二极管，限流单元的输入端与AC-DC单元的输出端连接，限流单元的输出端与超级电容的第一端或超级电容网络的第一端连接，限流单元的输出端还与第二二极管的阳极连接，第二二极管的阴极与安全栅输入端连接，超级电容的第二端或超级电容网络的第二端与地连接。
在本实施方式中，外电为交流电，优选但不限于为市电或交流发电机输出的交流电。
在本实施方式中，AC-DC单元用于将交流电转换为直流电，优选的，其包括整流电路、低通滤波电路以及DC-DC单元；整流单元的输入端与外电连接，整流单元的输出端与低通滤波电路的输入端连接，低通滤波电路的输出端与 DC-DC单元的输入端连接。整流单元可选择现有的二极管全波整流电路或二极管半波整流电路；低通滤波电路优选但不限于为RC低通无源滤波器；DC-DC 单元优选但不限于为一个现有的DC-DC直流降压芯片，或者为现有的多个 DC-DC直流降压芯片串联的逐级降压电路。
在本实施方式中，优选的，第一二极管和第二二极管为肖特基二极管。
在本实施方式中，超级电容(图2中的C1)也叫法拉电容，其容值范围为0.01F到1000F；本供电电路可选择一个超级电容，其连接关系如图2所示，也可选择由多个超级电容串接构成的超级电容网络，超级电容网络有利于提高整个电容网络的耐压值，能存储更多的电能。
在本实施方式中，安全栅优选但不限于为选择苏州倍佳安防爆电气有限公司的PF-70系列齐纳式安全栅。
在本实施方式中，控制模块当接收到外电掉电检测单元输出的掉电信号后，控制后级单元(如处理器和存储器)处理和保存关键数据，其中涉及的技术方案为现有技术，如公开号为CN206211640U的中国专利中公开的技术方案，在此不再赘述。控制模块优选的可为处理器，其内部具有存储单元时，当收到掉电信号后，控制内部的存储单元存储关键数据。
在本实施方式中，当外电供电正常时，AC-DC单元的输入端有交流电流， AC-DC单元的输出端有直流电压输出，当外电掉电后，AC-DC单元的输入端没有交流电流，AC-DC单元的输出端也没有直流电压输出，因此，外电掉电检测单元可设置于AC-DC单元的输入端，也可设置于AC-DC单元的输出端。
在本实施方式中，优选的，后级单元至少包括控制模块。优选的，还可以包括存储器或通信模块等。当控制模块检测到掉电时，控制存储器存储关键参数，或者控制通信模块发送关键参数至上位机。
在一种优选实施方式中，外电掉电检测单元包括串接的第一电阻和第二电阻，第一电阻的第一端与AC-DC单元的输出端连接，第一电阻的第二端分别与控制模块的掉电检测端和第二电阻的第一端连接，第二电阻的第二端与地连接。
在本实施方式中，当外电供电正常时，控制模块的掉电检测端获得高电平，当外电掉电时，控制模块的掉电检测端获得低电平。优选的，控制模块的掉电检测端可选择GPIO管脚。
在本实施方式中，第一电阻和第二电阻的电阻比值，需要根据AC-DC单元的输出电压和控制模块的高电平电压的比值确定。
在一种优选实施方式中，外电掉电检测单元包括检测AC-DC单元的输入端与市电连接线路上流通电流的电流互感器，电流互感器的输出端与控制模块的掉电检测端连接。
在本实施方式中，电流互感器优选但不限于选择蜀越电气有限公司的 LZZB9-35D电流互感器。
在一种优选实施方式中，限流单元包括限流电阻，限流电阻的第一端与 AC-DC单元的输出端连接，限流电阻的第二端与超级电容的第一端或超级电容网络的第一端连接。
在一种优选实施方式中，限流单元为串接在AC-DC单元的输出端和超级电容的第一端或超级电容网络的第一端连接通路上的保险丝。本实用新型还公开了一种供电模块，在一种优选实施方式中，包括电路板，电路板上设置有外电输入接头、直流电输出接头、掉电信号输出接头和上述基于超级电容的供电电路；
AC-DC单元的输入端通过外电输入接头与市电连接，安全栅的输出端通过直流电输出接头与后级单元的供电端连接，外电掉电检测单元的输出端通过掉电信号输出接头与控制模块的掉电检测端连接。
在本实施方式中，外电输入接头与市电，直流电输出接头与后级单元的供电端，掉电信号输出接头与控制模块的掉电检测端均通过导线连接。本实用新型还公开了一种加气机，包括电源模块和计控器；电源模块包括上述基于超级电容的供电电路，AC-DC单元的输入端与外电连接，安全栅的输出端与计控器的控制模块的供电端连接，外电掉电检测单元的输出端与计控器的控制模块的掉电检测端连接。
在一种优选实施方式中，安全栅的输出端通过直流电输出接头与控制模块的供电端连接，外电掉电检测单元的输出端通过掉电信号输出接头与计控器的控制模块的掉电检测端连接。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种基于超级电容的供电电路，其特征在于，包括:
AC-DC单元，所述AC-DC单元的输入端与外电连接；
并联的第一供电支路和第二供电支路，所述第一供电支路和第二供电支路连接AC-DC单元的输出端和安全栅的输入端；
安全栅，所述安全栅的输出端与后级单元的供电端连接，所述后级单元包括控制模块；以及
外电掉电检测单元，所述外电掉电检测单元设置于AC-DC单元的输入端或AC-DC单元的输出端，外电掉电检测单元的输出端与控制模块的掉电检测端连接；
所述第一供电支路上串接有第一二极管，第一二极管的阳极与AC-DC单元的输出端连接，第一二极管的阴极与安全栅输入端连接；
所述第二供电支路上设有限流单元、一个超级电容或一个以上超级电容串联构成的超级电容网络、以及第二二极管，限流单元的输入端与AC-DC单元的输出端连接，限流单元的输出端与超级电容的第一端或超级电容网络的第一端连接，限流单元的输出端还与第二二极管的阳极连接，第二二极管的阴极与安全栅输入端连接，超级电容的第二端或超级电容网络的第二端与地连接。
2.如权利要求1所述的基于超级电容的供电电路，其特征在于，所述外电掉电检测单元包括串接的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端与AC-DC单元的输出端连接，第一电阻的第二端分别与控制模块的掉电检测端和第二电阻的第一端连接，第二电阻的第二端与地连接。
3.如权利要求1所述的基于超级电容的供电电路，其特征在于，所述外电掉电检测单元包括检测AC-DC单元的输入端与市电连接线路上流通电流的电流互感器，电流互感器的输出端与控制模块的掉电检测端连接。
4.如权利要求1所述的基于超级电容的供电电路，其特征在于，所述限流单元包括限流电阻，所述限流电阻的第一端与AC-DC单元的输出端连接，限流电阻的第二端与超级电容的第一端或超级电容网络的第一端连接。
5.一种供电模块，其特征在于，包括电路板，所述电路板上设置有外电输入接头、直流电输出接头、掉电信号输出接头和权利要求1-4之一所述的基于超级电容的供电电路；
所述AC-DC单元的输入端通过外电输入接头与市电连接，所述安全栅的输出端通过直流电输出接头与后级单元的供电端连接，外电掉电检测单元的输出端通过掉电信号输出接头与控制模块的掉电检测端连接。
6.一种加气机，其特征在于，包括电源模块和计控器；所述电源模块包括权利要求1-4之一所述的基于超级电容的供电电路，所述AC-DC单元的输入端与外电连接，所述安全栅的输出端与计控器的控制模块的供电端连接，外电掉电检测单元的输出端与计控器的控制模块的掉电检测端连接。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114063529A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-02-18 | 广州傲视物联网信息技术有限公司 | 一种通讯机柜的监控系统 |
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