CN216751291U - 低损耗不间断直流供电电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种低损耗不间断直流供电电路，包括：包括用于外部供电直流输出电路，蓄电池不间断供电电路与直流输出电路连接，与直流输出电路、蓄电池不间断供电电路连接的的回路输出使能控制电路；该低损耗不间断直流供电电路，与传统的供电设备电路相比，该电路有输入掉电时不间断直流供电、电路低损耗等功能，具有无缝切换、外部使能控制输出等优点；本实用新型的低损耗不间断直流供电电路设计较简单、器件少、成本低、外部易控制、易操作。
Description
技术领域
本实用新型属于电力电子电路技术领域，具体涉及一种低损耗不间断直流供电电路。
背景技术
随着科学技术的发展，电力在各行各业的应用越来越广泛，是人类生活工作必不可少的能源，人们对其依赖性也越来越强。但是，偶尔也会发生停电或者供电设备故障情况，这种情况会给用电设备带来不良影响，特别是一些精密、贵重的用电设备，严重时甚至会损坏设备，造成不必要损失。
为了改善设备用电环境，避免不必要损失，本实用新型提供了一种低损耗不间断直流供电电路，提高供电设备的可靠性。当外部供电断开或电压跌落到一定值时，无缝切换至后备蓄电池供电，保持电源供电不间断，从而保护用电设备的安全性。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种低损耗不间断直流供电电路，改善设备用电环境，克服供电设备出现故障时对用电设备造成损坏的问题。
为此，本实用新型的技术方案如下：
一种低损耗不间断直流供电电路，包括：用于外电存在时直流输出电路，外部掉电时蓄电池低损耗不间断供电直流输出电路，整个回路输出使能控制电路。所述直流输出电路中，外部供电与输出端之间串联二极管D1，防止蓄电池工作时电压倒灌，损坏外部供电电源。所述蓄电池供电直流输出电路中，外部掉电的瞬间可通过TTL1电平翻转控制MOS管Q3导通，同时使能将MOS管Q1导通，蓄电池通过导通的MOS管直接输出，依据 MOS管的饱和导通特性，从而最大程度降低电路损耗。所述回路输出使能控制电路，通过TTL2电平控制MOS管Q4NMOS的导通和关断来控制整体的输出和关断。
上述蓄电池供电直流输出电路中，输入电压VIN断开或跌落至蓄电池电压以下时，蓄电池通过MOS管Q1的体二极管输出；同时TTL1翻转为高电平，MOS管Q3导通，蓄电池电压通过电阻R1与R2的分压，在MOS 管Q1的G-S之间形成电压差，MOS管Q1导通，将其体二极管旁路，蓄电池直接输出。
上述蓄电池供电直流输出电路中，MOS管Q1导通后，由于其饱和导通特性，电路损耗远远小于二极管导通压降损耗。
上述回路输出使能控制电路中，稳压管V1通过R4电阻连接到蓄电池，另一端连接MOS管Q4，同时MOS管Q4的栅极通过R5电阻连接到TTL2 电平，通过外部控制TTL2电平，从而控制MOS管Q4的导通情况，MOS 管Q4导通，MOS管Q2的G-S之间电压差，MOS管Q2导通，回路输出正常；MOS管Q4断开，MOS管Q2的G-S之间无法电压差，MOS管Q2 断开，回路输出关断。
上述低损耗不间断直流供电电路中，R1、R2电阻为分压电阻，阻值为 10K，R3、R4、R5为限流电阻，R3、R5阻值为51Ω，R4阻值为10K。
本实用新型的有益效果：
本实用新型提供的低损耗不间断直流供电电路，与传统的供电设备电路相比，该电路有输入掉电时不间断直流供电、电路低损耗等功能，具有无缝切换、外部使能控制输出等优点。
本实用新型提供的低损耗不间断直流供电电路，具有设计简单、器件少、成本低、易操作同时又有电路损耗低等特点，对于中小功率直流用电设备，可以解决短时间内输入断开或电压跌落导致用电设备停止工作甚至设备损坏的问题。
以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
图1是直流输出电路的原理图。
图2是蓄电池供电直流输出电路的原理图。
图3是回路输出使能控制电路的原理图。
图4是低损耗不间断直流供电电路整体原理图。
具体实施方式
为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
为了解决直流供电设备供电模式单一，断电或电压跌落易造成用电设备损坏的情况，本实施例提供了一种低损耗不间断直流供电电路，如图4 所示，包括：用于外电存在时直流输出电路，外部掉电时蓄电池不间断供电直流输出电路，整个回路输出使能控制电路。包括用于外部供电直流输出电路，外部掉电时蓄电池不间断供电给直流输出电路，整个回路输出使能控制电路；
所述外部供电直流输出电路包括二极管D1，MOS管Q2，D1前端接外部供电电源，D1后端接MOS管Q2的源极，MOS管Q2的漏极接输出端；
所述蓄电池不间断供电电路包括MOS管Q1、MOS管Q3，电阻R1、R2、R3、R4，MOS管Q1漏极接蓄电池，MOS管Q1源极接在R1电阻，栅极接在R1与R2电阻之间，R2电阻接MOS管Q3的漏极，R3电阻接 MOS管Q3的栅极，MOS管Q3的源极与接地端连接，R4电阻接在MOS 管Q1漏极与MOS管Q2栅极之间，通过分压控制MOS管Q1的导通和关断，MOS管Q1与MOS管Q2源极短接后通过MOS管Q2的漏极到输出端；
所述回路输出使能控制电路包括稳压管V1，MOS管Q4，电阻R5， MOS管Q4的漏极接稳压管V1的前端，稳压管V1的后端接MOS管Q2 栅极，MOS管Q4的源极与接地端连接，MOS管Q4的栅极接电阻R5后接电平TTL2，用以控制整个回路输出。
防电压倒灌二极管D1的正端接外部供电正端VIN，MOS管Q1的漏极及R4电阻接蓄电池，MOS管Q2的漏极接输出端，MOS管Q3、MOS管 Q4的源极接GND，R3、R5电阻接电平信号TTL1与TTL2。
其中，外部供电VIN与蓄电池同时存在时，VIN通过二极管以及MOS 管Q2后输出，蓄电池电压低于VIN，即MOS管Q1的体二极管不导通， TTL1为低电平，MOS管Q3、MOS管Q1均不导通，蓄电池不输出，用电设备通过外部供电运行。当外部供电VIN断开或电压跌落至蓄电池电压以下时，MOS管Q1的漏极电压高于源极电压，体二极管瞬间打开，蓄电池通过MOS管Q1输出，可做到直流供电不间断，同时，TTL1翻转为高电平，MOS管Q3导通，通过电阻R1及R2分压，MOS管Q1的G-S之间形成电压差，MOS管Q1导通，旁路MOS管Q1的体二极管，蓄电池直接输出，依据MOS管的饱和导通特性，其电路损耗远远小于普通二极管的压降损耗。
其中低损耗不间断直流供电电路含有外部使能控制电路，可通过外部控制TTL2电平，控制MOS管Q4的导通与关断，从而控制整个回路输出的开通及关断。
本实施例提供的低损耗不间断直流供电电路，与传统的单一模式供电设备相比，可实现当外部供电电压跌落或供电设备损坏时，低损耗、不间断的对用电设备供电，保护后端用电设备。同时电路具有设计简单、器件少、成本低、易操作等特点，可较容易在实际中应用。
更具体地，参照图1，MOS管Q2通过外部电平TTL使能导通，当VIN 存在时，输入通过二极管D1及MOS管Q2输出供电；当VIN断电时，二极管D1可防止蓄电池电压倒灌，保护外部供电设备。
更具体地，参照图2，MOS管Q2通过外部使能TTL电平导通，外部掉电时，当VIN电压低于蓄电池电压时，瞬间蓄电池通过MOS管Q1的体二极管供电，保证不间断供电，同时TTL1电平翻转为高电平，MOS管Q3 导通，通过R1与R2电阻分压在MOS管Q1的G-S之间形成电压差，MOS 管Q1也导通，同时将MOS管Q1的体二极管旁路，蓄电池通过MOS管 Q1及MOS管Q3直接输出，起到不间断直流供电作用。
更具体地，参照图1及图2，D1为常用硅二极管，其压降为0.7V，MOS 管Q1为常用MOS管，其饱和导通阻值为R，相比二极管，其导通损耗p＝I2*R, 远远小于二极管导通压降损耗。举例：MOS管IRFB4110PBF，其连续漏极电流最大180A，饱和导通电阻3.7mΩ，按照电路电流为MOS管连续漏极电流1/6计算，则导通损耗P＝3.33W，外部供电存在时其二极管导通压降损耗P1＝21W，远远大于MOS管导通损耗。
更具体地，参照图3，整体输出回路控制电路，当TTL2为低电平时，MOS管Q4关断，MOS管Q2的栅极与源极之间不能形成电压差，MOS管 Q2关断，整体输出回路断开；当TTL2为高电平时，MOS管Q4导通，稳压管V1会在MOS管Q2的栅极与GND之间稳定一个15V左右的电压，保证MOS管Q2的栅极与源极存在电压差，MOS管Q2导通，外部供电或蓄电池输出。
本实施例的直流输出电路、蓄电池供电直流输出电路、整体回路输出使能控制电路结合起来就是完整的低损耗不间断直流供电电路。如图4所示，当外部供电VIN与蓄电池同时存在时，VIN通过D1及MOS管Q2输出供电，当外部供电VIN掉电至蓄电池电压以下时，蓄电池通过MOS管Q1及MOS 管Q2不间断直流供电，同时最大限度降低电路损耗，通过外部电平TTL2 控制整个回路的导通和关断。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种低损耗不间断直流供电电路，其特征在于：包括用于外部供电直流输出电路，外部掉电时蓄电池不间断供电电路给直流输出电路，整个回路输出使能控制电路；
所述外部供电直流输出电路包括二极管D1，MOS管Q2，D1前端接外部供电电源，D1后端接MOS管Q2的源极，MOS管Q2的漏极接输出端；
所述蓄电池不间断供电电路包括MOS管Q1、MOS管Q3，电阻R1、R2、R3、R4，MOS管Q1漏极接蓄电池，MOS管Q3源极接在R1电阻，栅极接在R1与R2电阻之间，R2电阻接MOS管Q3的漏极，R3电阻接MOS管Q3的栅极，MOS管Q3的源极与接地端连接，R4电阻接在MOS管Q1漏极与MOS管Q2栅极之间，通过分压控制MOS管Q1的导通和关断，MOS管Q1与MOS管Q2源极短接后通过MOS管Q2的漏极到输出端；
所述回路输出使能控制电路包括稳压管V1，MOS管Q4，电阻R5，MOS管Q4的漏极接稳压管V1的前端，稳压管V1的后端接MOS管Q2栅极，MOS管Q4的源极与接地端连接，MOS管Q4的栅极接电阻R5后接电平TTL2，用以控制整个回路输出。
2.如权利要求1所述低损耗不间断直流供电电路，其特征在于：二极管D1可防止外部输入切换到蓄电池时电压倒灌损坏外部输入电源。
3.如权利要求1所述低损耗不间断直流供电电路，其特征在于：外部供电VIN电压跌落至小于蓄电池电压时，瞬间蓄电池通过MOS管Q1的体二极管供电，可做到供电无缝切换。
4.如权利要求1所述低损耗不间断直流供电电路，其特征在于：蓄电池供电的瞬间TTL1电平翻转为高电平，MOS管Q3导通，同时使能将MOS 管Q1导通，MOS管Q1的体二极管被旁路，蓄电池通过导通的MOS管直接输出，由于MOS管的饱和导通特性，其电路损耗小于普通二极管导通的压降损耗，可最大限度降低电路损耗。
5.如权利要求1所述低损耗不间断直流供电电路，其特征在于：MOS管Q4的栅极通过电阻R5连接到TTL2电平，可通过控制TTL2电平来控制MOS管Q2的导通与关断，从而控制整个回路的输出与关断。
6.如权利要求1所述低损耗不间断直流供电电路，其特征在于：MOS管Q2的栅极通过R4电阻连接到蓄电池，可保证输入供电切换时MOS管Q2导通状态不变，稳压管V1通过R4电路连接到蓄电池，通过蓄电池供电保证TTL2电平控制回路功能一直存在。
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| CN202122121797.9U Active CN216751291U (zh) | 2022-03-10 | 2022-03-10 | 低损耗不间断直流供电电路 |
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