物联网智能综合电源装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种物联网智能综合电源装置，包括前置公共电源模块、单片机核心控制模块、直流电压等级变换模块和通信接口模块；前置公共电源模块包括AC/DC前置基础稳压电路和辅助电源电路；单片机核心控制模块，完成各路输出模块的电压电流采集监控、通过数字电位器实现对输出电压的编程预置以及整机各个输出回路过压、过流、超温保护功能；直流电压等级变换模块，包括四路完全相同的模块，每个模块包括DC/DC变流电路、电流/电压采样电路和数字电位器；通信接口模块，与单片机串行通信引脚相连，完成与各种不同形式的实际传输接口连接的功能，组成与上级节点直至监控中心的网络连接。

【技术实现步骤摘要】
物联网智能综合电源装置
本技术涉及一种物联网智能综合电源装置，属于电子

技术介绍
街头有路灯的地方就有灯杆和公共照明电源，传统理念中灯杆与灯具的作用只是晚间的公共照明，由于智慧城市大数据系统与物联网系统的概念已逐步付诸实践，并得到长足的发展，人们逐渐认识到，灯杆、灯具及其供电网络组成的城市公共照明系统，是未来城市智能化发展最有潜力的基础设施，具有无可比拟的资源优势。灯杆与照明供电网络在保障公共照明的基本功能之外，还可以方便地派生出许多附加的功能，例如，可以承载小型电动汽车的充电桩，可以承载城市的信息查询与公告系统、WIFI热点（实现WiFi覆盖的城市微基站）、承载交通与治安视频监控、道路车流量统计、以及对PM2.5、PM10、二氧化碳、紫外线、照度、温湿度、大气压力、风向、风力、风速的各类环境监测设备等。但是，上述这些种类繁多、各不相同的独立系统中，存在大量的探测器、传感器和数据传输装置，因而也不可避免的需要安装与这些装置配套使用的适配电源以解决供电问题，这不仅大大增加了部件的总数量，占用有限的空间，而且每一根灯杆上杂乱无章的分立电源和引线极带来施工和维护的困难，极易发生故障甚至事故，对安全运行极为不利。除此之外，还存在着另一个现实的问题，就是些种类繁多、各不相同的系统中，对于自己系统中各类前端设备的数量、分布密度、甚至地理位置和环境条件的要求都是有区别的，这就导致了各个灯杆上安排的物联网设备种类和数量可能都不一致，如果仍采用传统的固定电压输出型式的直流稳压电源进行集中供电，既难以实现电源型号与规格的整齐划一，又不便于设计、采购和工程应用。因此，为了解决这一矛盾，急需一款专为物联网前端设备而设计的“物联网智能综合电源装置”（简称“智能综合电源装置”），以便进一步开拓扩展灯杆资源的使用范围，为满足今后智慧城市快速发展的需要奠定物质基础。
技术实现思路
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本技术提供一种物联网智能综合电源装置，以公共照明灯杆为依托，安装于灯杆内部空间中，并与照明灯具共用同一市电电源供给资源，为多种不同的物联网前端装置或设备提供相应直流工作电源的电源适配器。技术方案：为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种物联网智能综合电源装置，其特征在于：包括前置公共电源模块、单片机核心控制模块、直流电压等级变换模块和通信接口模块；所述前置公共电源模块，包括AC/DC前置基础稳压电路和辅助电源电路；其中，AC/DC前置基础稳压电路是一个完整的单级PFC反激式开关逆变电路，包括：进线滤波、全波整流、单级PFC反激式开关、高频隔离变压器、二次整流滤波，用于完成电源抗干扰、功率因数补偿、AC-DC隔离转换及直流稳压输出功能；辅助电源电路采用DC-DC开关转换方式，将所述AC/DC前置基础稳压电路稳定输出的+24V电源进一步转换为稳定的+3.3V、+5V电源，供单片机核心控制模块和通信接口模块使用；所述单片机核心控制模块，采用一只多I/O接口的通用单片机，完成各路输出模块的电压电流采集监控、通过数字电位器实现对输出电压的编程预置以及整机各个输出回路过压、过流、超温保护功能；所述直流电压等级变换模块，包括四路完全相同的模块，尽管输出电压可以灵活调整，但模块结构完全一致，每个模块包括DC/DC变流电路、电流/电压采样电路和数字电位器；用于完成：把前置公共电源模块送来的+24V直流电源转换为不同电压等级的输出直流电源；接受单片机通过一组控制总线送来的调整指令，通过对数字电位器的操作实现对本模块输出直流电压的调整控制，数字电位器由两种不同阻值等级的电位器级联构成；通过DC/DC变流电路中的电压闭环反馈电路实现本模块输出电压的精密稳压功能；通过电流/电压采样电路向单片机回送保护控制信号，实现本模块故障的保护；所述通信接口模块，与单片机串行通信引脚相连，完成与各种不同形式的实际传输接口连接的功能，组成与上级节点直至监控中心的网络连接。进一步的，所述AC/DC前置基础稳压电路，将220V交流市电整流后，通过单级PFC开关控制芯片驱动逆变装置及高频隔离变压器进行逆变、隔离与降压处理，再经由二次整流滤波成为+24V直流输出，送至多路输出级的直流供电母线，为后级的每一个多路输出级模块提供输入直流供电；同时，还为辅助电源电路提供所需的直流供电，以维持包括单片机核心控制模块在内的整套装置的正常工作。进一步的，辅助电源电路的供电输入端连接在AC/DC前置基础稳压电路的+24V直流输出母线上，通过非隔离开关稳压电路后得到+5V输出电压，该+5V输出又分为两路，一路经精密线性稳压后成为+3.3V电源，用于为单片机核心控制模块供电；另一路经隔离式DC/DC变换后仍维持+5V电压，向RS485通信接口供电。作为优选方案，AC/DC前置基础稳压电路采用AC-DC工作方式，单路输出，容量为24V/2A、50W；选用UCC28633作为控制芯片。具体的，所述AC/DC前置基础稳压电路：交流市电经接口JP1、保险丝F1送入包括压敏电阻RV1、电容C1、共模电感L1、电容C2、C3与C4的浪涌吸收及抗干扰滤波电路，然后经全桥BRG1整流成为脉动直流后，送达功率开关电路进行斩波处理；集成芯片U1（FT822）是功率开关管的驱动控制部件，整流桥输出端+250V电压经电阻R4、R5连至U1的工作电源输入即第8脚，作为启动瞬间的初始驱动电源（正常工作后，8脚的供电则是利用二极管D5将降压隔离变压器次级的交变输出进行二次整流，再经电容C10滤波后得到的稳定直流作为电源）；集成芯片U1需要检测输入脉动直流电压的幅值，因此其第3脚连接至电阻R1、R2和R3构成的分压器的分压点上；集成芯片U1需要检测斩波信号经过降压隔离变压器后的过零时刻，因此其第5脚连接至变压器次级线圈与二次整流管D5的连接点上；集成芯片U1需要检测功率开关管Q1的工作电流，因此其第4脚连接至Q1源极电流采样电阻R10的上端；集成芯片U1还需要检测+24V输出电压与标准值的偏差，以便对输出电压进行闭环调整保持其恒定，因此在+24V输出端设置了包括电阻R17、R18的分压器，通过采样值与芯片Q2内部基准值的比较，并由Q2内部的高增益放大器进行差值放大后，将差值信号以电流变化的形式通过光耦合器OPT1的发光二极管，从而反映在光耦合器OPT1的次级串联电阻R14上得到隔离后的对应差值信号，然后将此信号经电阻R7送到集成芯片U1的第1脚，用来改变U1的运行参数，并由第7脚输出相应的驱动脉冲，经电阻R8送到VMOS大功率开关管Q1的栅极，以实现对+24V输出电压的闭环稳压控制。作为优选方案，所述直流电压等级变换模块中，DC/DC变流电路采用MP1593芯片，该集成电路的引脚PIN2为电源输入端，引脚PIN4为公共地线端，引脚PIN7为芯片工作使能端，引脚PIN3为内部功率开关管的输出端，引脚PIN1为内部开关管驱动电路的自举供电端，引脚PIN8为软启动时间设置端，引脚PIN5为输出反馈电压输入端，引脚PIN6为内部误差放大器的补偿元件接入端；电源输入端通过插座直接连接于AC/DC前置基础稳压电路的+24V直流输出母线上；公共地线端直接连至公共地线，使能端PIN7经标号M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物联网智能综合电源装置，其特征在于：包括前置公共电源模块、单片机核心控制模块、直流电压等级变换模块和通信接口模块；所述前置公共电源模块，包括AC/DC前置基础稳压电路和辅助电源电路；其中，AC/DC前置基础稳压电路为单级PFC反激式开关逆变电路，包括：进线滤波、全波整流、单级PFC反激式开关、高频隔离变压器、二次整流滤波，用于完成电源抗干扰、功率因数补偿、AC‑DC隔离转换及直流稳压输出功能；辅助电源电路采用DC‑DC开关转换方式，将所述AC/DC前置基础稳压电路稳定输出的+24V电源进一步转换为稳定的+3.3V、+5V电源，供单片机核心控制模块和通信接口模块使用；所述单片机核心控制模块，采用一只多I/O接口的通用单片机，用于完成各路输出模块的电压电流采集监控、通过数字电位器实现对输出电压的编程预置以及整机各个输出回路过压、过流、超温保护功能；所述直流电压等级变换模块，包括四路完全相同的模块，每个模块包括DC/DC变流电路、电流/电压采样电路和数字电位器；用于完成：把前置公共电源模块送来的+24V直流电源转换为不同电压等级的输出直流电源；接受单片机通过一组控制总线送来的调整指令，通过对数字电位器的操作实现对本模块输出直流电压的调整控制；通过DC/DC变流电路中的电压闭环反馈电路实现本模块输出电压的稳压功能；通过电流/电压采样电路向单片机回送保护控制信号，实现本模块故障的保护；所述通信接口模块，与单片机串行通信引脚相连，完成与各种不同形式的实际传输接口连接的功能，组成与上级节点直至监控中心的网络连接。...

【技术特征摘要】
1.一种物联网智能综合电源装置，其特征在于：包括前置公共电源模块、单片机核心控制模块、直流电压等级变换模块和通信接口模块；所述前置公共电源模块，包括AC/DC前置基础稳压电路和辅助电源电路；其中，AC/DC前置基础稳压电路为单级PFC反激式开关逆变电路，包括：进线滤波、全波整流、单级PFC反激式开关、高频隔离变压器、二次整流滤波，用于完成电源抗干扰、功率因数补偿、AC-DC隔离转换及直流稳压输出功能；辅助电源电路采用DC-DC开关转换方式，将所述AC/DC前置基础稳压电路稳定输出的+24V电源进一步转换为稳定的+3.3V、+5V电源，供单片机核心控制模块和通信接口模块使用；所述单片机核心控制模块，采用一只多I/O接口的通用单片机，用于完成各路输出模块的电压电流采集监控、通过数字电位器实现对输出电压的编程预置以及整机各个输出回路过压、过流、超温保护功能；所述直流电压等级变换模块，包括四路完全相同的模块，每个模块包括DC/DC变流电路、电流/电压采样电路和数字电位器；用于完成：把前置公共电源模块送来的+24V直流电源转换为不同电压等级的输出直流电源；接受单片机通过一组控制总线送来的调整指令，通过对数字电位器的操作实现对本模块输出直流电压的调整控制；通过DC/DC变流电路中的电压闭环反馈电路实现本模块输出电压的稳压功能；通过电流/电压采样电路向单片机回送保护控制信号，实现本模块故障的保护；所述通信接口模块，与单片机串行通信引脚相连，完成与各种不同形式的实际传输接口连接的功能，组成与上级节点直至监控中心的网络连接。2.根据权利要求1所述的物联网智能综合电源装置，其特征在于：所述AC/DC前置基础稳压电路，将220V交流市电整流后，通过单级PFC开关控制芯片驱动逆变装置及高频隔离变压器进行逆变、隔离与降压处理，再经由二次整流滤波成为+24V直流输出，送至多路输出级的直流供电母线，为后级的每一个多路输出级模块提供输入直流供电；同时，还为辅助电源电路提供所需的直流供电，以维持包括单片机核心控制模块在内的整套装置的正常工作。3.根据权利要求1所述的物联网智能综合电源装置，其特征在于：辅助电源电路的供电输入端连接在AC/DC前置基础稳压电路的+24V直流输出母线上，通过非隔离开关稳压电路后得到+5V输出电压，该+5V输出又分为两路，一路经精密线性稳压后成为+3.3V电源，用于为单片机核心控制模块供电；另一路经隔离式DC/DC变换后仍维持+5V电压，向RS485通信接口供电。4.根据权利要求1所述的物联网智能综合电源装置，其特征在于：AC/DC前置基础稳压电路采用AC-DC工作方式，单路输出，容量为24V/2A、50W；选用UCC28633作为控制芯片。5.根据权利要求1所述的物联网智能综合电源装置，其特征在于：所述AC/DC前置基础稳压电路：交流市电经接口JP1、保险丝F1送入包括压敏电阻RV1、电容C1、共模电感L1、电容C2、C3与C4的浪涌吸收及抗干扰滤波电路，然后经全桥BRG1整流成为脉动直流后，送达功率开关电路进行斩波处理；集成芯片U1是功率开关管的驱动控制部件，整流桥输出端+250V电压经电阻R4、R5连至U1的工作电源输入即第...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺飞，胡骅，李跃，
申请(专利权)人：江苏省瑞宝特科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32