一种基于超级电容的后备电源制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于超级电容的后备电源，其特征在于，所述后备电源包括：超级电容(10)、充电模块(11)、开关电路(12)、电压采集模块(13)、单片机(14)、电压转换模块(15)以及供电节点(16)。本实用新型专利技术的后备电源可以适应宽压输入范围，输入端出现一定程度的波动时也不会影响输出，还能得到一个稳定的电压输出。超级电容供电在没有外部供电进行充电时，电压为零，大大提高了电路的安全性能。并且超级电容的等效电阻很低，电容量大且内阻小，使得超级电容可以有很高的尖峰电流，因此具有很高的比功率，高达蓄电池的50-100倍，使得超级电容非常适合于短时大功率的应用场合。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电源领域，具体涉及一种基于超级电容的后备电源。
技术介绍
随着科学技术的发展，人类社会对电能的需求日益增加，同时对电能质量以及供电安全性的要求越来越高。例如，在银行、通信、工业生产等各行业中，供电故障将有可能带来巨大的经济损失。特别是随着互联网技术的高速发展，数据安全已经成为各行业普遍关注的问题。使用后备电源是确保用电设备安全性，以及数据安全性的重要方法之一。目前所采用的后备电源主要有两种，一种是基于铅酸蓄电池的后备电源，这种后备电源的储能单元是铅酸蓄电池，通过对铅酸蓄电池进行充放电，来实现外部供电中断时的不间断供电。一种是基于锂电池的后备电源，这种后备电源的储能单元是锂电池，通过对铅锂电池进行充放电，来实现外部供电中断时的不间断供电。但是，基于铅蓄电池的后备电源具有诸多缺点，具体包括：1、铅酸蓄电池寿命无法达到设计要求，通常铅酸蓄电池在三年时就出现了严重的劣化。2、对于铅酸蓄电池的运行情况、性能状况不明，对于铅酸蓄电池内部性能参数，例如电池的内阻、当前的剩余容量都无法十分清楚地了解。3、单体电池之间不均衡，铅酸蓄电池组在实际运行中存在单体电池之间充电电压、或内阻等差异较大的情况。4、铅酸蓄电池终止寿命无法提前判断以及铅酸蓄电池的更换缺乏科学的依据。5、后备电源不工作时，铅酸蓄电池始终是带电的，安全性能不高。基于锂电池的后备电源也有很多劣势。具体而言，锂电池存在安全隐患，锂离子、有机电解质，其本身有易燃、易爆性；锂电池充电时间长，使用不方便。并且锂电池的使用寿命短。因此，目前所使用的后备电源都存在着诸多不足之处，难以满足人们对后备电源的需求。
技术实现思路
针对现有后备电源所存在的问题，本技术的目的是提供一种安全性高、使用寿命长、充电时间短的后备电源。具体而言，本技术提供一种基于超级电容的后备电源，其特征在于，所述后备电源包括：超级电容、充电模块、开关电路、电压采集模块、单片机、电压转换模块以及供电节点，外部供电输入分别与所述充电模块和所述供电节点相连；所述充电模块与所述超级电容相连接，用以对所述超级电容充电；所述电压采集模块采集所述外部供电输入的输入电压；所述单片机与所述电压采集模块相连并对所述电压采集模块进行控制；所述超级电容经所述开关电路与所述供电节点相连，所述单片机与所述开关电路相连；所述供电节点将来自所述外部供电输入或所述超级电容的输入转送至所述电压转换模块；所述电压转换模块对其所接收到的供电电压进行DC/DC转换并输出。进一步地，所述电压转换模块的输入为9—36V宽输入电压，输出为12V。进一步地，所述开关电路为MOS管开关电路。进一步地，所述充电模块包括LM25085芯片。超级电容是一种介于电池和静电电容器之间的储能元件，具有比静电电容器高得多的能量密度和比电池高得多的功率密度，不仅适合与作短时间的功率输出源，而且还可利用它比功率高、比能量大、一次储能多等优点。此外，超级电容器具有优良的脉冲充电性能和大容量储能性能，因其存储能量大，质量轻，可多次充电而成为一种新型的储能装置，近年来受到科学研究人员的广泛重视。由于超级电容不工作时电压为零，相比于以其他单元作为储能单元的后备电源大大提高了安全性能。同时相对来说，对工作环境的适应范围更广，可以适应低温工作环境。所以超级电容后备电源具有更良好的性能。有益效果1、宽压输入范围使得整个后备电源的应用范围比较宽，9V-36V间的输入电压都符合条件，因此输入端出现一定程度的波动时，也不会影响输出，还能得到一个稳定的电压输出。2、宽压输入范围使得在超级电容供电时，相对外部供电时有一个压差，但是也能得到一个稳定的12V电压输出，保证了稳定的电压输出。3、超级电容供电在没有外部供电进行充电时，电压为零，大大提高了电路的安全性能。4、外部软件对超级电容进行监控，检测超级电容是否正常工作。5、超级电容的等效电阻很低，电容量大且内阻小，使得超级电容可以有很高的尖峰电流，因此具有很高的比功率，高达蓄电池的50-100倍，使得超级电容非常适合于短时大功率的应用场合。6、在我国北方的冬季，因气温过低，以蓄电池作为启动电源的重型卡车经常难以启动，而超级电容拥有在-40-+70摄氏度温度范围内正常工作的特性，可以为低温启动提供优异的解决方案，并可以起到保护蓄电池、延长蓄电池使用寿命的作用。附图说明图1示出了现有技术中所采用的基于超级电容的后备电源的结构示意图；具体实施方式本技术一个实施例的结构示意图如图1所示。如图1所示，该后备电源包括：超级电容10、充电模块11、开关电路12、电压采集模块13、单片机14、电压转换模块15以及供电节点16。其中，开关电路12采用MOS管开关电路，电压转换模块15采用9-36V宽输入电压的DC/DC转换器。如图1所示，外部供电输入20分别与充电模块11和供电节点16相连。即，外部供电输入20进入备用电源之后，分成两路，经充电模块提供给超级电容，对超级电容进行充电，另一路经由供电节点提供给9-36V宽输入电压的DC/DC转换器。正常情况下，外部供电输入为用于给系统供电的直流电源。电压采集模块采集外部供电输入的供电电压，并且将所采集的电压信号传送给单片机，一旦外部供电输入所输入的电压小于阈值，则单片机控制所述MOS开关电路开启，进而使超级电容放电，将超级电容的输出提供给供电节点，供电节点继而将超级电容的输出提供给9-36V宽输入电压的DC/DC转换器。9-36V宽输入电压的DC/DC转换器将其所接收到的输入转换成稳定的12V提供给输出接口19。在本实施例中，所采用的充电模块包括LM25085芯片。本技术的基于超级电容的新型后备电源，通常串接在工控机、工业平板电脑等一些重要设备的直流供电总线上。在外部供电中断时，由超级电容对电路进行供电，确保供电不中断，防止供电中断时造成的数据丢失。也就是说，超级电容后备电源有两种供电方式，一种是通过外部供电直接输入到供电节点，经过一个9—36V宽输入电压的DC/DC转换器得到一个稳压12V输出，进行供电。另一种模式是在外部电源供电中断时，超级电容经过一个MOS开关电路进入供电节点，进行供电。由于开关电路中超级电容电压相对外部供电电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超级电容的后备电源，其特征在于，所述后备电源包括：超级电容(10)、充电模块(11)、开关电路(12)、电压采集模块(13)、单片机(14)、电压转换模块(15)以及供电节点(16)，外部供电输入分别与所述充电模块(11)和所述供电节点(16)相连；所述充电模块(11)与所述超级电容(10)相连接，用以对所述超级电容充电；所述电压采集模块(13)采集所述外部供电输入的输入电压；所述单片机(14)与所述电压采集模块(13)相连并对所述电压采集模块(13)进行控制；所述超级电容(10)经所述开关电路与所述供电节点(16)相连，所述单片机(14)与所述开关电路(12)相连；所述供电节点(16)将来自所述外部供电输入或所述超级电容(10)的输入转送至所述电压转换模块(15)；所述电压转换模块(15)对其所接收到的供电电压进行DC/DC转换并输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于超级电容的后备电源，其特征在于，所述后备电源包括：
超级电容(10)、充电模块(11)、开关电路(12)、电压采集模块(13)、
单片机(14)、电压转换模块(15)以及供电节点(16)，
外部供电输入分别与所述充电模块(11)和所述供电节点(16)相连；
所述充电模块(11)与所述超级电容(10)相连接，用以对所述超级
电容充电；
所述电压采集模块(13)采集所述外部供电输入的输入电压；
所述单片机(14)与所述电压采集模块(13)相连并对所述电压采集
模块(13)进行控制；
所述超级电容(10)经所述开关电路与所述供电节点(16)相连，所
述单片机...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晖，
申请(专利权)人：新源国宏科技北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11