一種不間斷直流電源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種不間斷直流電源，包括電池管理單元，電池管理單元分別與鉛酸蓄電池、AC/DC單元、直流輸出a、LDO單元、CPU單元電信號連接，AC/DC單元與交流輸入單元電信號連接，CPU單元分別與AC/DC單元、存儲單元、通信單元、直流輸出b電信號連接，LDO單元與直流輸出b電信號連接。具有單相交流供電和鉛酸蓄電池兩路電源，通過電源管理模塊，實(shí)現(xiàn)兩路電源的無縫切換和有效保護(hù)，當(dāng)交流輸入有電時，經(jīng)過AC/DC變換一方面為負(fù)載供電，另一方面為鉛酸蓄電池智能充電；當(dāng)交流輸入斷電時，鉛酸蓄電池立即切換為供電電源，做到直流輸出DC5V3A不間斷的供電。CPU單元實(shí)現(xiàn)對直流電源工作狀態(tài)的實(shí)施監(jiān)測，并將通過與上級監(jiān)控器的通信將監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲和上傳。
【專利說明】—種不間斷直流電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電源裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種不間斷直流電源，尤其是一種具有智能管理功能和狀態(tài)監(jiān)測功能的不間斷直流電源。
【背景技術(shù)】
[0002]直流電源在工程技術(shù)和測量領(lǐng)域，有重要的實(shí)際運(yùn)用，它為測量和監(jiān)控的電子設(shè)備提供工作電能，因此，高可靠性的不間斷直流電源對監(jiān)控系統(tǒng)的正常工作起到了不可替代的作用。然而，現(xiàn)有的很多監(jiān)控系統(tǒng)的供電電源存在安全隱患，常見的有交流供電和蓄電池供電切換存在時間間隙、蓄電池長期處于浮充狀態(tài)、電源本身不具備足夠的保護(hù)功能。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種高性能、低成本的不間斷直流電源，該電源的特點(diǎn)在于對蓄電池的充放電智能管理、欠壓保護(hù)、短路保護(hù)，對整個電源工作狀態(tài)的遙信、遙控以及狀態(tài)量的存儲，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的不安全、不可靠、不經(jīng)濟(jì)的缺點(diǎn)。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種不間斷直流電源，包括電池管理單元，電池管理單元分別與鉛酸蓄電池、AC/DC單元、直流輸出a、LDO單元、CPU單元電信號連接，AC/DC單元與交流輸入單元電信號連接，CPU單元分別與AC/DC單元、存儲單元、通信單元、直流輸出b電信號連接，LDO單元與直流輸出b電信號連接。
[0005]本實(shí)用新型的特點(diǎn)還在于，
[0006]其中的電池管理單元完全采用分立模擬器件搭建；
[0007]其中的LDO單元使用的芯片是MC78L05 ；
[0008]其中的AC/DC單元使用的是開關(guān)電源；
[0009]其中的CPU單元使用的芯片是MKE02Z64 ；
[0010]其中的存儲單元使用的是SD卡；
[0011]其中的通信單元使用的通信方式是全雙工差分485總線。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型采用單相交流電壓和鉛酸蓄電池雙路供電，采用CPU與電源管理單元結(jié)合的智能管理方式，有效的提高了直流電源的可靠性、經(jīng)濟(jì)性，雙路切換電源之間無縫切換。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型不間斷直流電源的原理結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型不間斷直流電源中AC/DC單元的電路原理圖；
[0015]圖3是本實(shí)用新型不間斷直流電源中電池管理單元的電路原理圖；
[0016]圖4是本實(shí)用新型不間斷直流電源中LDO單元的電路原理圖。
[0017]圖中，1.交流輸入單元，2.直流輸出a，3.直流輸出b，4.AC/DC單元，5.鉛酸蓄電池，6.電池管理單元，7.LDO單元，8.CPU單元，9.通信單元，10.存儲單元?！揪唧w實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0019]本實(shí)用新型提供一種不間斷直流電源，如圖1所示，是由交流輸入單元1、直流輸出a2、直流輸出b3、AC/DC單元4、鉛酸蓄電池5、電源管理單元6、LDO單元7、CPU單元8、通信單元9、存儲單元10組成的，其中電池管理單元6分別與鉛酸蓄電池5、AC/DC單元4、直流輸出a2、LDO單元7、CPU單元8電信號連接，交流輸入單元I與AC/DC單元4電信號連接，CPU單元8分別與AC/DC單元4、存儲單元10、通信單元9、直流輸出b3電信號連接，LDO單元7、與直流輸出b3電信號連接。
[0020]1、交流輸入單元
[0021]如圖1所示，交流輸入單元I是交流電能注入電源的接口，采用強(qiáng)絕緣接線段子，輸入單元的電壓范圍是AC85V?265V。
[0022]2、直流輸出a
[0023]如圖1所示，直流輸出a2是不間斷電源的兩路直流輸出中的第一組，該輸出端口輸出的電壓為DC14V1A，可以方便的擴(kuò)展為12V、9V、5V、3.3V電壓等級。
[0024]3、直流輸出b
[0025]如圖1所示，直流輸出b3是不間斷電源的兩路直流輸出中的第二組，該輸出端口輸出的電壓為DC5V3A，為標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)供電接口。
[0026]4、鉛酸蓄電池
[0027]如圖1所示，本實(shí)用新型中的鉛酸蓄電池5是12V5AH?12V8AH免維修鉛酸蓄電池，充電方式采用恒流恒壓充電方式，具有電池活化功能。
[0028]5、CPU 單元
[0029]如圖1所示，CPU單元8以MKE02Z64為核心，分別接收交流掉電遙信、欠壓告警遙信信號，通過通信單元9與上級控制器通信，上傳監(jiān)測信號，并從上級單元獲得指令，判斷是否發(fā)出電池活化控制指令及是否讀取存儲單元10中的數(shù)據(jù)，CPU單元8的供電是由直流輸出b3提供的，此處設(shè)計(jì)CPU單元的目的是為了后期更加容易擴(kuò)展。
[0030]6、通信單元
[0031]如圖1所示，通信單元9與CPU單元8連接，負(fù)責(zé)CPU單元8與上級控制器之間的雙向通信。通信單元9是由兩片SP3485組成的全雙工差分485通信，具有抗干擾能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。
[0032]7、存儲單元
[0033]如圖1所示，存儲單元10與CPU單元8連接，根據(jù)CPU的指令將狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲，供故障檢修用。存儲單元10使用SD卡，是一種快速閃存單元，體積小，容量高。
[0034]8、AC/DC 單元
[0035]如圖2所示，AC/DC單元4以采用的是基于T0P266EG為核心的反激式開關(guān)電源，它的作用是將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。該電源的輸入接交流輸入單元，經(jīng)過整流濾波加在反激變壓器的原邊和U2內(nèi)部集成的MOSFET上。交流電壓上電時，U2開始起振，反饋回來的直流輸出電壓信號控制U2內(nèi)部的MOSFET的導(dǎo)通與關(guān)斷占空比，在MOSFET關(guān)斷期間，能量通過反激變壓器傳遞到二次側(cè)，經(jīng)輸出整流濾波后得到穩(wěn)定的直流電壓。該單元的輸入電壓范圍是AC85V?265V，輸出電壓是DC14V3A，一部分為鉛酸蓄電池供電、另一部分直接為負(fù)載供電。在輸出端加了工作指示燈和交流掉電遙信輸出信號，通過U3實(shí)現(xiàn)，遙信信號輸出到CPU。
[0036]9、電源管理單元
[0037]如圖3所示，電源管理單元6是由純分立模擬器件搭建，14V+U4V-接AC/DC單元4的輸出，Vbat+、Vbat-分別接鉛酸蓄電池的輸入正負(fù)極,輸出Vpow+、Vpow-接LDO單元，實(shí)現(xiàn)的功能有:
[0038]一是交流供電與蓄電池供電的無縫切換。當(dāng)交流有電時，Dl的上管導(dǎo)通，由交流給負(fù)載供電，同時根據(jù)電池兩端電壓判斷是否充電；當(dāng)交流掉電時，Q2和Dl的下管導(dǎo)通，由蓄電池為負(fù)載供電，切換延時僅為幾十納秒。
[0039]二是電池充電功能。由R1、R2、Q1、Q2、Q3、Q4、Q6組成，當(dāng)電池兩端電壓很低時，CPU根據(jù)遠(yuǎn)程遙控或就地“活化”指令控制Ql截止，系統(tǒng)將以涓流充電的方式給蓄電池充電，達(dá)到活化效果；電池電壓達(dá)到一定值時，Ql導(dǎo)通，系統(tǒng)將以恒流的方式為蓄電池充電，提高充電效率；當(dāng)電池端電壓更高時，充電慢慢減小，直到截止。
[0040]三是保護(hù)功能。低壓告警，由U1、D4、R9、R10、Q5組成，低壓告警產(chǎn)生遙信信號，送到CPU單元8 ;欠壓保護(hù)，主要由D5、D6、Q2、Q7組成，電池端電壓低于整定值時，Q2截止，電池停止放電；保護(hù)功能，當(dāng)電池兩端短路是，不會燒毀電源管理單元6。
[0041]10、LDO 單元
[0042]如圖4所示，LDO單元7是由U2、C3、C4組成，電池管理單元6的輸出接LDO單元的輸入7，經(jīng)過U2的變換作用，輸出穩(wěn)定的5V3A直流。
【權(quán)利要求】
1.一種不間斷直流電源，其特征在于，包括電池管理單元(6)，電池管理單元(6)分別與鉛酸蓄電池(5)、AC/DC單元(4)、直流輸出a (2)、LDO單元(7)、CPU單元(8)電信號連接，AC/DC單元(4)與交流輸入單元(I)電信號連接，CPU單元(8)分別與AC/DC單元(4)、存儲單元(10)、通信單元(9)、直流輸出b (3)電信號連接，LDO單元(7)與直流輸出b (3)電信號連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不間斷直流電源，其特征在于，所述電池管理單元(6)采用分立模擬器件搭建構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不間斷直流電源，其特征在于，所述的LDO單元(7)使用的芯片為MC78L05。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不間斷直流電源，其特征在于，所述的AC/DC單元(4)使用的是開關(guān)電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不間斷直流電源，其特征在于，所述的CPU單元(8)使用的芯片是MKE02Z64。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不間斷直流電源，其特征在于，所述的存儲單元(10)使用的是SD卡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不間斷直流電源，其特征在于，所述的通信單元(9)使用的通信方式是全雙工差分485總線。
【文檔編號】H02J7/02GK203691031SQ201320891079
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】段建東, 葉兵, 張青山, 張宏光 申請人:西安理工大學(xué)