一种DC‑DC在线式无间断自切换电源管理模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种DC‑DC在线式无间断自切换电源管理模块，包括供电电源、切换电路、充电电路、后备电源、负载；切换电路和充电电路连接供电电源的两端，切换电路输出端连接负载；在供电电源正常供电，电压大于后备电源电压时D1导通，后备电源充电，D2截止，后备电源与负载断开，仅由供电电源向负载供电；当供电电源断电时，D1截止D2导通，由后备电源向负载供电。首次接通后备电源时，供电电源经过D3，R7向C1充电使得Q2导通，由于C1储存一定的电荷使Q3导通，确保后备电源为负载供电。本实用新型专利技术结构简单，体积小，成本低，实现了在线无间断切换，响应时间短，使用寿命长，自主切换，有效的保护了电路。

【技术实现步骤摘要】
一种DC-DC在线式无间断自切换电源管理模块
本技术涉及一种电源管理模块，尤其涉及一种DC-DC在线式无间断自切换电源管理模块。
技术介绍
近年来，随着电子产业技术的快速发展，便携式移动电子设备得到了推广和普及，大量涉及到安全的设备要求能够实现供电电源与备用电源之间的在线无间断切换，在线无间断变换技术广泛应用在UPS系统、太阳能供电系统、电动汽车驱动系统及航天电源系统中。目前市场上的DC-DC在线变换技术主要以各种处理器为核心，以多种传感器电路监控供电情况，以继电器或者电子开关的通断来实现电源间的切换，存在着控制系统复杂，切换速度慢，使用寿命短，性价比相对偏低等缺点。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的不足，本技术的目的在于提供一种体积小，成本低，无触点，使用寿命长，控制电路简单，并能够为后备电源充电的DC-DC在线式无间断自切换电源管理模块。为达到上述目的，本技术所采用的技术手段是：一种DC-DC在线式无间断自切换电源管理模块，包括供电电源、切换电路、充电电路、后备电源、负载；切换电路和充电电路连接供电电源的两端，切换电路输出端连接负载；所述切换电路包括二极管D1、D2、D3，电阻R1、R5、R6、R7、R8、R9，功率三极管Q1，三极管Q2，MOS管Q3，电容C1；其中供电电源一端接地，另一端连接二极管D1、D3的正极和二极管D2的负极与电阻R1的共点，绝缘栅双极型功率三极管Q1的发射极以及负载的一端；三极管Q2的集电极连接电阻R5，三极管Q2的发射极、电阻R9的另一端以及电容C1的负极接地；电阻R5的另一端与电阻R1的另一端共点并连接绝缘栅双极型功率三极管Q1的栅极；绝缘栅双极型功率三极管Q1的发射极与电阻R6的另一端，以及电阻R8的一端连接；R8的另一端连接MOS管Q3的栅极，MOS管Q3的源极接地，漏极连接负载的另一端；后备电源一端接地，另一端连接二极管D1的负极和二极管D2的正极；二极管D3的负极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接电容C1的正极，电阻R6、R9的一端和三极管Q2的基极；供电电源正常供电时，正常供电的电压大于后备电源的电压，二极管D1导通，供电电源向后备电源充电，二极管D2截止，后备电源与负载之间断开，仅由供电电源向后级负载供电；当供电电源出现断电时，二极管D1立即截止，二极管D2迅速导通，由后备电源向后级负载供电；当没接入供电电源，首次接通后备电源时，MOS管Q3处于截止状态，后备电源无法给后级供电；接入供电电源后，供电电源经过二极管D3，电阻R7向电容C3充电，使得三极管Q2导通，三极管Q2导通使绝缘栅双极型功率三极管Q1和MOS管Q3导通，为后级供电，当供电电源再次断开，由于电容C3储存一定的电荷，使得MOS管Q3导通，确保后备电源为后级供电。进一步的，所述充电电路包括TP4056，电阻R2、R3、R4，电容C2、C3，双色LED充电指示灯，其中TP4056的1、3脚接地，2脚通过电阻R2接地，4脚连接供电电源高电位端，在4脚和地之间设置极性电容C2，4脚连接极性电容C2正极，5脚和地之间设置极性电容C3,5脚连接极性电容C3的正极，8脚连接供电电源高电位端，并通过R3、双色LED充电指示灯连接7脚，通过R4、双色LED充电指示灯连接6脚；双色LED充电指示灯是两个不同颜色的LED灯。进一步的，所述MOS管为N沟道增强型MOS管。进一步的，所述三极管Q2为NPN型三极管。进一步的，所述二极管D1、D2为快恢复二极管，反向恢复时间35-85nS。本技术的有益效果是：电路结构简单，主要使用快恢复二极管实现在线无间断的切换，提高了变换速率，实现了无间断，二极管响应时间短，使用寿命长，无触点，不需要控制电路，根据功能需求实现自主切换，降低了成本，缩小了体积，有效的保护了电路。附图说明下面结合附图和实施例对本技术作进一步的阐述。图1为本技术的电路原理图；图2为本技术的充电电路原理图。具体实施方式如图1所示，一种DC-DC在线式无间断自切换电源管理模块，包括供电电源、切换电路、充电电路、后备电源、负载；切换电路和充电电路连接供电电源的两端，切换电路输出端连接负载；所述切换电路包括二极管D1、D2、D3，电阻R1、R5、R6、R7、R8、R9，功率三极管Q1，三极管Q2，MOS管Q3，电容C1；其中供电电源一端接地，另一端连接二极管D1、D3的正极和二极管D2的负极与电阻R1的共点，绝缘栅双极型功率三极管Q1的发射极，以及负载的一端；后备电源一端接地，另一端连接二极管D1的负极和二极管D2的正极；二极管D3的负极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接电容C1的正极，电阻R6、R9的一端和三极管Q2的基极；三极管Q2的集电极连接电阻R5，三极管Q2的发射极、电阻R9的另一端以及电容C1的负极接地；电阻R5的另一端与电阻R1的另一端共点并连接绝缘栅双极型功率三极管Q1的栅极；绝缘栅双极型功率三极管Q1的集电极与电阻R6的另一端，以及电阻R8的一端连接；R8的另一端连接MOS管Q3的栅极，MOS管Q3的源极接地，漏极连接负载的另一端。供电电源正常供电时，A点电压与B点电压相等，即UA=UB，正常供电的电压UA大于后备电源的电压，D1导通，供电电源向后备电源充电，D2截止，后备电源与负载之间断开，仅由供电电源向后级负载供电；当供电电源出现断电情况时，D1立即截止，D2迅速导通，由后备电源向后级负载供电，D1、D2均为快恢复二极管，35-85nS的反向恢复时间，可在100纳秒的时间内实现导通和截止之间的迅速切换。当没有接入外部供电电源，首次接通后备电源时，由于Q3是处于截止状态，则后备电源无法给后级供电。接入供电电源后，供电电源经过D3，R7向C1充电，使得Q2导通。Q2导通使Q1和Q3导通，为后级供电，当市电再次断开，由于C1储存一定的电荷，依旧可以使得Q3导通，确保后备电源为后级供电。如图2，在供电电源上设置充电电路，所述充电电路包括TP4056，电阻R2、R3、R4，电容C2、C3，双色LED充电指示灯，其中TP4056的1、3脚接地，2脚通过电阻R2接地，4脚连接供电电源高电位端，在4脚和地之间设置极性电容C2，4脚连接极性电容C2正极，5脚和地之间设置极性电容C3,5脚连接极性电容C3的正极，8脚连接供电电源高电位端，并通过R3、双色LED充电指示灯连接7脚，通过R4、双色LED充电指示灯连接6脚；双色LED充电指示灯是两个不同颜色的LED灯，如常用的红色LED灯和绿色LED灯，用于指示充电是否完成。TP4056是一款完整的单节锂电池采用恒定电流/恒定电压线性充电器。现有技术中，一般无间断供电系统在首次调试安装或运输的时候，因为没有外部电源的接入，会自动启动后备电源对负载进行供电，导致许多设备需要现场调试安装，不利于企业批量生产、装配。本技术主要使用快恢复二极管实现在线无间断的切换，提高了变换速率，实现了无间断，二极管响应时间短，使用寿命长，无触点，不需要控制电路，根据功能需求实现自主切换，电路结构简单，降低了成本，缩小了体积，有效的保护了电路。本技术所公开的实施例只是对本技术的技术方案的解释，不能作为对本
技术实现思路
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【技术保护点】
一种DC‑DC在线式无间断自切换电源管理模块，其特征在于：包括供电电源、切换电路、充电电路、后备电源、负载；切换电路和充电电路连接供电电源的两端，切换电路输出端连接负载；所述切换电路包括二极管D1、D2、D3，电阻R1、R5、R6、R7、R8、R9，功率三极管Q1，三极管Q2，MOS管Q3，电容C1；其中供电电源一端接地，另一端连接二极管D1、D3的正极和二极管D2的负极与电阻R1的共点，绝缘栅双极型功率三极管Q1的发射极以及负载的一端；三极管Q2的集电极连接电阻R5，三极管Q2的发射极、电阻R9的另一端以及电容C1的负极接地；电阻R5的另一端与电阻R1的另一端共点并连接绝缘栅双极型功率三极管Q1的栅极；绝缘栅双极型功率三极管Q1的发射极与电阻R6的另一端，以及电阻R8的一端连接；R8的另一端连接MOS管Q3的栅极，MOS管Q3的源极接地，漏极连接负载的另一端；后备电源一端接地，另一端连接二极管D1的负极和二极管D2的正极；二极管D3的负极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接电容C1的正极，电阻R6、R9的一端和三极管Q2的基极；供电电源正常供电时，正常供电的电压大于后备电源的电压，二极管D1导通，供电电源向后备电源充电，二极管D2截止，后备电源与负载之间断开，仅由供电电源向后级负载供电；当供电电源出现断电时，二极管D1立即截止，二极管D2迅速导通，由后备电源向后级负载供电；当没接入供电电源，首次接通后备电源时，MOS管Q3处于截止状态，后备电源无法给后级供电；接入供电电源后，供电电源经过二极管D3，电阻R7向电容C3充电，使得三极管Q2导通，三极管Q2导通使绝缘栅双极型功率三极管Q1和MOS管Q3导通，为后级供电，当供电电源再次断开，由于电容C3储存一定的电荷，使得MOS管Q3导通，确保后备电源为后级供电。...

【技术特征摘要】
1.一种DC-DC在线式无间断自切换电源管理模块，其特征在于：包括供电电源、切换电路、充电电路、后备电源、负载；切换电路和充电电路连接供电电源的两端，切换电路输出端连接负载；所述切换电路包括二极管D1、D2、D3，电阻R1、R5、R6、R7、R8、R9，功率三极管Q1，三极管Q2，MOS管Q3，电容C1；其中供电电源一端接地，另一端连接二极管D1、D3的正极和二极管D2的负极与电阻R1的共点，绝缘栅双极型功率三极管Q1的发射极以及负载的一端；三极管Q2的集电极连接电阻R5，三极管Q2的发射极、电阻R9的另一端以及电容C1的负极接地；电阻R5的另一端与电阻R1的另一端共点并连接绝缘栅双极型功率三极管Q1的栅极；绝缘栅双极型功率三极管Q1的发射极与电阻R6的另一端，以及电阻R8的一端连接；R8的另一端连接MOS管Q3的栅极，MOS管Q3的源极接地，漏极连接负载的另一端；后备电源一端接地，另一端连接二极管D1的负极和二极管D2的正极；二极管D3的负极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接电容C1的正极，电阻R6、R9的一端和三极管Q2的基极；供电电源正常供电时，正常供电的电压大于后备电源的电压，二极管D1导通，供电电源向后备电源充电，二极管D2截止，后备电源与负载之间断开，仅由供电电源向后级负载供电；当供电电源出现断电时，二极管D1立即截止，二极管D2迅速导通，由后备电源向后级负载供电；当没接入供...

【专利技术属性】
技术研发人员：方振国，施锦晶，陆由超，韩润，严伟，李伟健，
申请(专利权)人：淮北师范大学，
类型：新型
国别省市：安徽,34