CN212909093U - 一种模组化用电信息采集终端的后备电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种模组化用电信息采集终端的后备电源电路，包括超级电容、防反流电路、过放保护电路、升压电路，防反流电路接通直流电源并与负载电路电连接，超级电容、过放保护电路以及升压电路依次连接，并与直流电源、负载电路电连接。采用超级电容取代锂电池作为储能介质，安全性提高，充电时间短，大电流放电能力强，超级电容不需要维护且使用温度范围广。本实用新型电路设计中还添加了防反流电路和过放保护电路，防止电源形成环路，保护电源系统性能稳定。

Description

一种模组化用电信息采集终端的后备电源电路

技术领域

本实用新型涉及后备电源技术领域，具体涉及一种模组化用电信息采集终端的后备电源电路。

背景技术

用电信息采集系统是通过对配电变压器和终端用户的用电数据的采集和分析，实现用电监控、推行阶梯定价、负荷管理、线损分析，最终达到自动抄表、错峰用电、用电检查防窃电、负荷预测和节约用电成本等目的。模组化用电信息采集终端的后备电源可以确保在发生类似停电等的市电故障时或者在市电电压超出规定的安全范围时提供电力，可以瞬间从市电切换到后备电源为设备供电。

现有的模组化用电信息采集终端的后备电源多采用锂电池充电，充电次数和充电寿命有限，功率密度小，充电时间长，大电流放电能力弱。后备电源电路中没有添加过放保护，导致电池电量低时，还在继续使用，使得电源质量不高，纹波杂波多；没有添加防反流保护，导致备用电源的输出端又返回输入端，形成环路，抗干扰能力弱。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种模组化用电信息采集终端的后备电源电路，从而解决现有的模组化用电信息终端后备电源存在的以上问题中的一个或者多个。

本实用新型的实用新型目的通过以下技术方案得以实现：

一种模组化用电信息采集终端的后备电源电路，包括超级电容、防反流电路、过放保护电路、升压电路，防反流电路接通直流电源并与负载电路电连接，超级电容、过放保护电路以及升压电路依次串联，升压电路与负载电路连接，超级电容与直流电源连接。

进一步地，防反流电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、开关三极管Q5、电阻、电容，MOS管Q1、Q2与开关三极管Q5串联，并与电阻和电容并联形成回路。防反流电路一端接通直流电源，另一端连接在负载电路上，直流电源电压为5V。

进一步地，过放保护电路包括二极管开关D10、电阻、低功耗比较器U2，三个电阻R7、R8、R9相互并联，并与直流电源、二极管开关D10SK14、低功耗比较器U2、超级电容串联，低功耗比较器U2的输出端通过VDET_BOOST_EN连接升压电路，直流电源电压为5V。

进一步地，低功耗比较器采用内置1.2V电压1.5％高精度参考源比较器。

进一步地，升压电路包括升压芯片U1、储能电感L1、电阻、电容、二极管，升压芯片的使能端通过VDET_BOOST_EN连接低功耗比较器的输出端，升压芯片的输出端连接负载电路，储能电感连接在升压芯片上。升压芯片的输出端与负载电路之间，连接有电阻和电容。

与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果为：本实用新型中后备电源不采用锂电池，而是采用大容量的超级电容，突出优点是功率密度高、充放电时间短、大电流放电能力强、不需要维护、循环寿命长、工作温度范围宽；本实用新型的后备电源电路添加了过放保护电路，备用电池的电压经低功耗比较器检测后，低于设置的门限值，便输出控制信号，控制升压芯片停止升压，从而保证输出电源在质量下降时及时切断，保持系统的性能稳定；添加了防反流电路，防止备用电源升压后电源反流回输入端。

本实用新型的一种模组化用电信息采集终端的后备电源电路，外接供电正常时，可实现输入电压直接为后级负载供电，当外接供电切断，输入电压不满足要求时，超级电容会立即为后级电路供电直至达到超级电容低电压保护门限，比较器控制升压芯片关断，保护电容过放，同时防反流电路工作，防止电源形成环路。

附图说明

图1为本实用新型的硬件原理框图；

图2为本实用新型的防反流电路图；

图3为本实用新型的过放保护电路图；

图4为本实用新型的升压电路图。

图1中的附图标记为：直流电源(1)；防反流电路(2)；负载电路(3)；超级电容(4)；过放保护电路(5)；升压电路(6)。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

下面结合附图，对本实用新型做进一步的详细说明。

具体实施方式一

本实用新型的一种模组化用电信息采集终端的后备电源电路，如图1所示，包括：直流电源1；防反流电路2；负载电路3；超级电容4；过放保护电路5；升压电路6。其中，超级电容4为储能介质，由三个电容并联而成，电压为2.5V-5.3V。防反流电路2与直流电源1、负载电路3电连接，超级电容4、过放保护电路5、升压电路6相互串联，并与直流电源1、负载电路3电连接。

如图2所示为本实用新型中的防反流电路2，由MOS管Q1、MOS管Q2、开关三极管Q5、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1组成。其中MOS管Q1、MOS管Q2、开关三极管Q5串联，电阻R3、电容C1并联。当外接5V_IN直流电源时，Q5基极正偏，MOS管G极接地，Q2打开，电压正常加在负载端。当5V_IN掉电，由后备电源经升压电路6后给负载电路3供电，此时Q1的G极，S极同为高电平，Q1不通，电流不会返回到5V_IN输入端，从而避免形成环路。

如图3所示为本实用新型中的过放保护电路5，由电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R20、电阻R11、二极管开关D10、低功耗比较器U2组成，其中电阻R7、R8、R9并联接在直流电源1经二极管开关D10SK14的输入端与过放保护电路5之间，过放保护电路5中低功耗比较器U2连接在超级电容4上，输出端通过VDET_BOOST_EN连接升压电路6。低功耗比较器U2采用内置1.2V参考电压，1.5％高精度参考源比较器，对超级电容4进行电量检测，当电量低于比较器设置阀值时，比较器输出低电平，关闭升压芯片U1使能，保护超级电容4过放，同时防止输出电源不稳定。

如图4所示为本实用新型中的升压电路6，包括升压芯片U1、电阻R21、电阻R18、电阻R10、电阻R19、储能电感L1、电容C48、电容C11、电容C13、电容C14、电容C15以及二极管D12。其中，储能电感L1连接在升压芯片U1上，升压芯片U1与超级电容4串联，通过二极管D12接入负载电路3。电容C11、C13、C14、C15并联后串联在升压芯片U1与二极管D12之间。升压芯片U1的使能端EN通过VDET_BOOST_EN与低功耗比较器U2连接，由VDET_BOOST_EN经比较器输出高电平时，升压芯片U1启动，对超级电容进行升压，对负载电路进行供电。

本实用新型的一种模组化用电信息采集终端的后备电源电路，外接供电正常时，可实现输入电压直接为后级负载供电，当外接供电切断，输入电压不满足要求时，升压电路6中的升压芯片U1使能端接收到高电平，升压芯片U1启动，对超级电容4进行升压，从而对负载电路3进行供电。通过过放保护电路5中的低功率比较器U2对超级电容4进行电量检测，当超级电容4的电量低于低功率比较器U2设置的阈值时，低功率比较器U2就会输出低电平，关闭升压芯片U1使能，保护电容过放，同时防反流电路2工作，防止电源形成环路。

本实用新型中后备电源不采用锂电池，而是采用大容量的超级电容，突出优点是功率密度高、充放电时间短、大电流放电能力强、不需要维护、循环寿命长、工作温度范围宽；本实用新型的后备电源电路添加了过放保护电路，备用电池的电压经低功耗比较器检测后，低于设置的门限值，便输出控制信号，控制升压芯片停止升压，从而保护电源系统性能稳定；添加了防反流电路，防止备用电源升压后电源反流回输入端。

以上所述仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种模组化用电信息采集终端的后备电源电路，其特征在于，包括超级电容、防反流电路、过放保护电路、升压电路，所述防反流电路接通直流电源并与负载电路电连接，所述超级电容、所述过放保护电路以及所述升压电路依次连接，所述升压电路与所述负载电路连接，所述超级电容与所述直流电源连接。

2.根据权利要求1所述的一种模组化用电信息采集终端的后备电源电路，其特征在于，所述防反流电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、开关三极管Q5、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1，所述MOS管Q1、所述MOS管Q2与所述开关三极管Q5串联，并与所述电阻R3和所述电容C1并联形成回路。

3.根据权利要求2所述的一种模组化用电信息采集终端的后备电源电路，其特征在于，所述防反流电路一端接通直流电源，另一端连接在负载电路上，所述直流电源的电压为5V。

4.根据权利要求1所述的一种模组化用电信息采集终端的后备电源电路，其特征在于，所述过放保护电路包括二极管开关D10、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R20、电阻R11、低功耗比较器U2，所述电阻R7～R9并联后与所述二极管开关D10以及所述低功耗比较器U2串联，所述低功耗比较器U2与所述超级电容电连接，低功耗比较器U2输出端连接所述升压电路，所述直流电源的电压为5V。

5.根据权利要求4所述的一种模组化用电信息采集终端的后备电源电路，其特征在于，所述低功耗比较器采用内置1.2V电压1.5％高精度参考源比较器。

6.根据权利要求5所述的一种模组化用电信息采集终端的后备电源电路，其特征在于，所述升压电路包括升压芯片U1、电阻R21、电阻R18、电阻R10、电阻R19、储能电感L1、电容C48、电容C11、电容C13、电容C14、电容C15以及二极管D12，所述储能电感L1连接在所述升压芯片U1上，所述升压芯片U1与超级电容（4）串联，通过所述二极管D12接入负载电路（3），所述电容C11、C13、C14、C15并联后串联在所述升压芯片U1与所述二极管D12之间，所述升压芯片U1的使能端EN通过VDET_BOOST_EN与所述低功耗比较器U2输出端连接。

7.根据权利要求1所述的一种模组化用电信息采集终端的后备电源电路，其特征在于，所述超级电容为储能介质，由三个电容并联而成，电压为2.5V-5.3V。

Images