基于超級(jí)電容后備電源的dc5v雙電源切換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及配電終端電源應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種基于超級(jí)電容后備電源的DC5V雙電源切換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]超級(jí)電容器已廣泛應(yīng)用于10kV配電終端電源系統(tǒng)，作為配電終端的后備電源，相比電池作為后備電源，具有溫度特性好、使用壽命長和免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。目前配電設(shè)備主要采用DC24V、DC48V主電源系統(tǒng)，CPU系統(tǒng)DC5V電源則通過DC24V或DC48V主電源進(jìn)行DC/DC變換而來，超級(jí)電容則與主電源系統(tǒng)DC24V或DC48V配套使用，實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容的充放電管理及電源切換。但是這種方法有以下缺點(diǎn):
(1)該種方法超級(jí)電容串聯(lián)個(gè)數(shù)較多，超級(jí)電容單體電壓為2.7V，DC24V電源系統(tǒng)一般需要串聯(lián)10只超級(jí)電容，而DC48V超級(jí)電容則需要串聯(lián)20只超級(jí)電容，電容體積較大，且成本較高。
[0003](2) DC24/DC5V或DC48V/DC5V模塊效率一般為80%左右，超級(jí)電容的功率損耗較大，此外，DC24V/DC5V或DC48V/DC5V電源模塊一般輸入范圍為2:1或4:1，超級(jí)電容低壓階段有很大部分能量未能夠完全使用，且超級(jí)電容需要充電較長時(shí)間，才能滿足后備電源使用電壓范圍要求。
[0004](3)DC24V或DC48V超級(jí)電容充、放電管理模塊因電壓較高，設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，模塊設(shè)計(jì)成本也較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于超級(jí)電容后備電源的DC5V雙電源切換裝置，其具備超級(jí)電容單體個(gè)數(shù)少、體積小、成本低、能量利用率高及續(xù)航能力強(qiáng)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
基于超級(jí)電容后備電源的DC5V雙電源切換裝置，包括依次連接的超級(jí)電容充電管理電路、超級(jí)電容模組、超級(jí)電容放電管理電路和DC5V主備電源切換電路，所述超級(jí)電容充電管理電路輸入端與DC5V電源連接，輸出端與CPU系統(tǒng)DC5V電源連接。
[0007]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，還包括超級(jí)電容自檢電路和控制告警電路，所述超級(jí)電容自檢電路輸出端分別與超級(jí)電容充電管理電路和控制警告電路連接，所述超級(jí)電容自檢電路輸入端與超級(jí)電容模組連接。
[0008]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述超級(jí)電容充電管理電路包括LTC3127電源管理芯片和電感。
[0009]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述超級(jí)電容模組包括6只2.7V/100F超級(jí)電容，采用兩串三并模式連接。
[0010]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述超級(jí)電容放電管理電路包括LT3759電源管理芯片、Si7858DP N溝道MSSFET管及電感。
[0011]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述DC5V主備電源切換電路包括LTC4416電源管理芯片和 Si7463DP P 溝道 M0SFET 管。
[0012]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述超級(jí)電容自檢電路包括Si7858DP N溝道M0SFET管及10歐姆3W電阻。
[0013]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述控制告警電路采用TPS3897電壓檢測(cè)芯片。
[0014]本發(fā)明的有益效果有:
本發(fā)明基于超級(jí)電容后備電源的DC5V雙電源切換裝置，該裝置自帶超級(jí)電容后備電源，通過輸入DC5V電源直流電源對(duì)超級(jí)電容進(jìn)行充電，并對(duì)超級(jí)電容進(jìn)行充放電及自檢管理，同時(shí)，通過雙電源切換電路輸出DC5V電壓。當(dāng)輸入DC5V有電時(shí)，裝置輸出DC5V電壓；當(dāng)輸入DC5V電源失電時(shí)，裝置自動(dòng)無縫切換為超級(jí)電容后備電源供電，無縫切換輸出DC5V電壓，超級(jí)電容單體個(gè)數(shù)少、體積小、成本低、能量利用率高及續(xù)航能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于配電設(shè)備CPU系統(tǒng)DC5V電源供電。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，其中:
圖1是本發(fā)明實(shí)施例工作原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]參見圖1，本發(fā)明的基于超級(jí)電容后備電源的DC5V雙電源切換裝置，包括依次連接的超級(jí)電容充電管理電路、超級(jí)電容模組、超級(jí)電容放電管理電路和DC5V主備電源切換電路，所述超級(jí)電容充電管理電路輸入端與DC5V電源連接，輸出端與CPU系統(tǒng)DC5V電源連接，所述超級(jí)電容自檢電路輸出端分別與超級(jí)電容充電管理電路和控制警告電路連接，所述超級(jí)電容自檢電路輸入端與超級(jí)電容模組連接。
[0017]該裝置自帶超級(jí)電容后備電源，由6只2.7V/100F超級(jí)電容組成，所述超級(jí)電容組采用兩串三并模式連接，組成5.4V/150F超級(jí)電容模組。
[0018]超級(jí)電容充電管理電路，采用LTC3127電源管理芯片和電感為核心組成的電路，通過降壓、升壓實(shí)現(xiàn)對(duì)超級(jí)電容充電管理，超級(jí)電容浮充電壓為DC5.2V，輸入充電電流限制為 0.2A。
[0019]超級(jí)電容放電管理電路，采用LT3759電源管理芯片、Si7858DP N溝道MSSFET管及電感為核心組成的電路，通過對(duì)超級(jí)電容電壓升壓實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容的放電管理，超級(jí)電容放電范圍為DC1.8V-DC5.2V。所述LT3759電源管理芯片具備寬輸入范圍(DC1.6V-DC42V)、可編程軟啟動(dòng)、電阻設(shè)置工作頻率、低停機(jī)電流(〈luA)、具備遲滯可編程輸入欠壓閉鎖等特點(diǎn)，該芯片與低功耗、快速通斷Si7858DP N溝道MSSFET管及電感配合實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容充電，超級(jí)電容管理電路具備低損耗、快速充電、可靠的過、欠壓管理功能。
[0020]超級(jí)電容自檢電路，用于判別超級(jí)電容壽命特性，采用Si7858DP N溝道M0SFET管及10歐姆3W電阻為核心的組成電路，裝置接收到輸入自檢控制信號(hào)，通過10歐姆放電電阻對(duì)超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)恒阻抗放電，配套CPU系統(tǒng)通過計(jì)算超級(jí)電容恒阻抗放電特性曲線，判別超級(jí)電容壽命特性。
[0021]控制告警電路，用于實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容恒阻抗放電截止電壓檢測(cè)及電容欠壓檢測(cè)告警，采用輸入自檢控制信號(hào)超級(jí)電容自檢電路中M0SFET管實(shí)現(xiàn)電容的恒阻抗放電控制，通過由TPS3897電壓檢測(cè)芯片為核心組成的電路，實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容恒阻抗放電截止電壓檢測(cè)及電容欠壓檢測(cè)告警。
[0022]DC5V主備電源切換電路，采用LTC4416電源管理芯片和Si7463DP P溝道M0SFET管為核心組成的電路，對(duì)輸入DC5V電源和超級(jí)電容升壓后DC5V電源實(shí)施自動(dòng)無縫切換，并輸出DC5V電源。所述LTC4416電源管理芯片具備超低損耗(70Ua)、寬輸入范圍(DC3.6V-DC36V)、寬溫度范圍(_40°C _125°C )特點(diǎn)，其與低功耗、快速通斷Si7463DP P溝道M0SFET管一起實(shí)現(xiàn)電源切換功能，使得DC5V主備電源切換電路可靠性較高、損耗較低。
[0023]本發(fā)明一種基于超級(jí)電容后備電源的DC5V雙電源切換裝置，后備電源超級(jí)電容模組容量為150F、電壓為DC5.4V ;超級(jí)電容充電電流為0.2A，超級(jí)電容浮充電壓為DC5.2V ；超級(jí)電容放電電壓范圍為DC1.8V-DC5.2V ;具備超級(jí)電容充放電管理功能、超級(jí)電容自檢功能、告警功能；可實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容后備電源與輸入DC5V電源的無縫切換輸出。相比現(xiàn)有的配電終端DC24V或DC48V超級(jí)電容管理系統(tǒng)，具備超級(jí)電容單體個(gè)數(shù)少、體積小、成本低、能量利用率高及續(xù)航能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，非常實(shí)用于配電設(shè)備CPU系統(tǒng)DC5V電源供電。
[0024]以上所述，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式而已，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，只要其以任何相同或相似手段達(dá)到本發(fā)明的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于超級(jí)電容后備電源的DC5V雙電源切換裝置，包括依次連接的超級(jí)電容充電管理電路、超級(jí)電容模組、超級(jí)電容放電管理電路和DC5V主備電源切換電路，所述超級(jí)電容充電管理電路輸入端與DC5V電源連接，輸出端與CPU系統(tǒng)DC5V電源連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超級(jí)電容后備電源的DC5V雙電源切換裝置，期特征在于，還包括超級(jí)電容自檢電路和控制告警電路，所述超級(jí)電容自檢電路輸出端分別與超級(jí)電容充電管理電路和控制警告電路連接，所述超級(jí)電容自檢電路輸入端與超級(jí)電容模組連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超級(jí)電容后備電源的DC5V雙電源切換裝置，其特征在于，所述超級(jí)電容充電管理電路包括LTC3127電源管理芯片和電感。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超級(jí)電容后備電源的DC5V雙電源切換裝置，其特征在于，所述超級(jí)電容模組包括6只2.7V/100F超級(jí)電容，采用兩串三并模式連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超級(jí)電容后備電源的DC5V雙電源切換裝置，其特征在于，所述超級(jí)電容放電管理電路包括LT3759電源管理芯片、Si7858DP N溝道MSSFET管及電感。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超級(jí)電容后備電源的DC5V雙電源切換裝置，其特征在于，所述DC5V主備電源切換電路包括LTC4416電源管理芯片和Si7463DP P溝道MOSFET管。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超級(jí)電容后備電源的DC5V雙電源切換裝置，其特征在于，所述超級(jí)電容自檢電路包括Si7858DP N溝道MOSFET管及10歐姆3W電阻。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超級(jí)電容后備電源的DC5V雙電源切換裝置，其特征在于，所述控制告警電路采用TPS3897電壓檢測(cè)芯片。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于超級(jí)電容后備電源的DC5V雙電源切換裝置，后備電源超級(jí)電容模組容量為150F、電壓為DC5.4V；超級(jí)電容充電電流為0.2A，超級(jí)電容浮充電壓為DC5.2V；超級(jí)電容放電電壓范圍為DC1.8V-DC5.2V；具備超級(jí)電容充放電管理功能、超級(jí)電容自檢功能、告警功能；可實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容后備電源與輸入DC5V電源的無縫切換輸出。相比現(xiàn)有的配電終端DC24V或DC48V超級(jí)電容管理系統(tǒng)，具備超級(jí)電容單體個(gè)數(shù)少、體積小、成本低、能量利用率高及續(xù)航能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，非常實(shí)用于配電設(shè)備CPU系統(tǒng)DC5V電源供電。
【IPC分類】H02J7/34, H02J9/06
【公開號(hào)】CN105337402
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510848600
【發(fā)明人】韋光林, 劉紅偉, 張敏, 田巍巍
【申請(qǐng)人】珠海許繼電氣有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2015年11月26日