一种超级电容闸机备用电源电路制造技术

本发明专利技术公开了一种超级电容闸机备用电源电路。为了克服原有技术不能根据备用电源的电压自动充电，不能在电压不足时自动断开的问题。本发明专利技术采用包括输入端口、输出端口、备用电源、输入控制模块、输出控制模块、与备用电源连接的分压模块和与输入控制模块并联的限流模块；输入端口连接输入控制模块的输入端，输入控制模块的输出端连接超级电容的正端，超级电容的正端连接输出控制模块的输入端，输出控制模块的输出端接输出端口，分压模块的输出端分别与输入控制模块和输出控制模块的控制端相连接。本发明专利技术根据电压的大小自动控制备用电源的充电过程和断开供电，使得外部设备不受低电压的影响，保证电路的可靠性和实用性，且环保、续航能力强。

A standby power supply circuit of super capacitor gate

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容闸机备用电源电路
本专利技术涉及一种电源控制领域，尤其涉及一种超级电容闸机备用电源电路。
技术介绍
在地铁闸机倒闸过程中，即当市电突然断电时，需求切换备用电源进行供电的过程，系统需要不间断供电，闸机外部临时停电后维持系统10s以上的供电，保证系统数据正常保存和传输，供电不及时会导致系统数据存取错误，严重时影响地铁屏蔽门开关。目前地铁闸机系统双电源切换方案多采用UPS电源，内部使用铅酸蓄电池进行储能备用。但铅酸蓄电池存在报废后环境不友好、使用寿命短、维护成本高的问题。且现在的备用电源电路都不存在根据备用电源的电压来自动控制备用电源充电、断开的功能。例如，一种在中国专利文献上公开的“电源管理电路”，其公告号“CN109193925A”，包括：系统电源、储能电容、开关电路和备用电池，系统电源和储能电容并联后通过第一二极管输入到被供电目标；开关电路位于储能电容和备用电池之间，备用电池通过开关电路连接到被供电目标和第一二极管的阴极；开关电路用于当系统电源断电或储能电容达到一预设电压时切换到备用电池进行供电。该备用电源电路不能根据备用电源的电压来自动控制充电、断开，会导致使用备用电源时电压不足的问题，电压不足会导致外部设备不能正常工作。
技术实现思路
本专利技术主要解决现有技术不能根据备用电源的电压自动充电，不能在电压不足时自动断开的问题；提供一种超级电容闸机备用电源电路，能够根据备用电源的电压自动充电，且在备用电源电压不足时自动断开。且为了解决原有技术备用电源环境不友好、寿命短、维护成本高的问题，提供了一种超级电容闸机备用电源电路，备用电源环境友好、寿命长且维护成本低。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本专利技术包括连接外部设备中系统电源的输入端口IN、连接外部设备中负载的输出端口OUT和备用电源，外部设备中设置有倒闸用的开关，所述的备用电源电路还包括输入控制模块、输出控制模块和与备用电源连接的分压模块；输入端口IN连接输入控制模块的输入端，输入控制模块的输出端连接备用电源的正端，备用电源的正极端连接输出控制模块的输入端，输出控制模块的输出端接输出端口OUT，分压模块的输出端分别与输入控制模块和输出控制模块的控制端相连接。分压模块将备用电源的电压大小输出给输入控制模块和输出控制模块，并与相对的基准电压做比较，输入控制模块和输出控制模块根据得到的备用电源电压的大小做出判断。输入控制模块控制自身的通断来控制外部电源是否给备用电源充电；输出控制模块控制自身的通断来控制备用电源是否对外供电。达到了根据备用电源的电压大小来自动控制备用电源的充电和断开，防止在使用备用电源时电压不足导致闸机数据的丢失，甚至影响地铁屏蔽门的开关，保证了备用电源的可靠性，提高了整体系统的安全性。作为优选，所述的分压模块包括电阻R3、电阻R4、电阻R7、电阻R8、电阻R9和电压调节器，备用电源的正端连接电阻R8的第一端，电阻R8的第二端连接电阻R9的第一端，电阻R9的第二端连接备用电源的负端，电阻R9的第二端接地，电阻R8的第一端连接电阻R7的第一端，电阻R7的第二端接电阻R3的第一端，电阻R3的第二端接电阻R4的第一端，电阻R4的第二端接地；电阻R7的第二端连接电压调节器的输出端，电压调节器的输入端接地，电压调节器的参考端连接电阻R4的第一端。使用的电压调节器为TL341BC，输出的基准电压大小为5V，比较电压是备用电源电压经过分压后的电压，当备用电源电压为20V时，分压后的比较电压为5V，降压比较，使得电压在比较器的承受范围内，降低精度，比较结果不会因为细微的电网变化而发生输出的变化。提供输入控制模块和输出控制模块根据备用电源控制的基础，提高了电路的功性能，更加稳定可靠。作为优选，所述的输入控制模块包括开关管、电阻R11、电阻R13、光耦U2和比较器U1，开关管的输入端连接输入端口IN，开关管的输出端连接备用电源正端，开关管的控制端连接电阻R13的第一端，电阻R13的第二端连接输入端口IN，电阻R13的第一端连接光耦U2的集电极，光耦U2的发射极接地；电阻R13的第二端接电阻R11的第一端，电阻R11的第二端接光耦U2的阳极，光耦U2的阴极接比较器U1的输出端，比较器U1的正输入端接分压模块输出的基准电压，比较器U1的负输入端接分压模块输出的比较电压。比较器U1的负输入端输入比较电压即备用电源分压后得到的对应电压，比较器U1的正输入端输入基准电压，如果比较电压大于基准电压，比较器U1输出低电平，光耦U2导通，拉低开关管控制端的电平，使得开关管导通，把并联的充电回路短路；如果比较电压小于基准电压，比较器U1输出高电平，光耦U2截止，开关管的控制端为高电平，开关管截止，外部电源从并联的充电回路给备用电源充电。达到了根据备用电源电压的大小自动控制备用电源是否充电，保证了备用电源在使用时拥有足够的电量，提高了备用电源的可靠性；采用光耦隔离抗干扰。作为优选，所述的输出控制模块包括开关管、电阻R10、电阻R12、电阻R14、电阻R16、电阻R18、光耦U4、比较器U3和发光二极管D4；开关管的输入端连接备用电源的正端，开关管的输出端连接电阻R16的第一端，电阻R16的第二端连接输出端口OUT，开关管的控制端连接电阻R12的第一端，电阻R12的第二端连接备用电源的正端，电阻R12的第一端连接光耦U4的集电极，光耦U4的发射极接电阻R14的第一端，电阻R14的第二端接地；电阻R12的第二端连接电阻R10的第一端，电阻R10的第二端接光耦U4的阳极，光耦U4的阴极接比较器U3的输出端；比较器U3的正输入端连接分压模块输出的基准电压，比较器U3的负输入端连接分压模块输出的比较电压；电阻R16的第二端接电阻R18的第一端，电阻R18的第二端接发光二极管D4的阳极，发光二极管D4的阴极接地。比较器U3的负输入端输入比较电压即备用电源分压后得到的对应电压，比较器U3的正输入端输入基准电压，如果比较电压大于基准电压，比较器U1输出低电平，光耦U4导通，拉低开关管控制端的电平，使得开关管导通，备用电源正常输出给外部负载；如果比较电压小于基准电压，比较器U3输出高电平，光耦U4截止，开关管的控制端为高电平，开关管截止，备用电源断开给外部负载的输出。实现了根据备用电源电压的大小断开备用电源，在备用电源电压小于阈值的时候断开，保证了备用电源给外部的供电电压足够，闸机不会因为电量过低而导致数据丢失，地铁的屏蔽门不会因此失效。保证了备用电源的可靠性和安全性；采用光耦隔离抗干扰。作为优选，所述的比较器U1为滞回比较器，还包括电阻R1、电阻R2和电阻R15；电阻R1的第一端连接分压模块输入的基准电压，电阻R1的第二端接比较器U1的正输入端，电阻R2的第一端接比较器U1的正输入端，电阻R2的第二端接电阻R15的第一端，电阻R11的第一端连接光耦U2的阴极，电阻R15的第二端接比较器U1的输出端。比较器为滞回比较器，使得比较输出的结果稳定，不会因为微小的电网波动使得输出值频繁变化，开关管频繁开关，有一个稳定的输出，确保了电路稳定的运行，提高了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超级电容闸机备用电源电路，包括连接外部设备中系统电源的输入端口IN、连接外部设备中负载的输出端口OUT和备用电源（1），外部设备中设置有倒闸用的开关，其特征在于，所述的备用电源电路还包括输入控制模块（2）、输出控制模块（3）和与备用电源（1）连接的分压模块（4）；输入端口IN连接输入控制模块（2）的输入端，输入控制模块（2）的输出端连接备用电源（1）的正端，备用电源（1）的正极端连接输出控制模块（3）的输入端，输出控制模块（3）的输出端接输出端口OUT，分压模块（4）的输出端分别与输入控制模块（2）和输出控制模块（3）的控制端相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种超级电容闸机备用电源电路，包括连接外部设备中系统电源的输入端口IN、连接外部设备中负载的输出端口OUT和备用电源（1），外部设备中设置有倒闸用的开关，其特征在于，所述的备用电源电路还包括输入控制模块（2）、输出控制模块（3）和与备用电源（1）连接的分压模块（4）；输入端口IN连接输入控制模块（2）的输入端，输入控制模块（2）的输出端连接备用电源（1）的正端，备用电源（1）的正极端连接输出控制模块（3）的输入端，输出控制模块（3）的输出端接输出端口OUT，分压模块（4）的输出端分别与输入控制模块（2）和输出控制模块（3）的控制端相连接。


2.根据权利要求1所述的一种超级电容闸机备用电源电路，其特征在于，所述的分压模块（4）包括电阻R3、电阻R4、电阻R7、电阻R8、电阻R9和电压调节器，备用电源（1）的正端连接电阻R8的第一端，电阻R8的第二端连接电阻R9的第一端，电阻R9的第二端连接备用电源（1）的负端，电阻R9的第二端接地，电阻R8的第一端连接电阻R7的第一端，电阻R7的第二端接电阻R3的第一端，电阻R3的第二端接电阻R4的第一端，电阻R4的第二端接地；电阻R7的第二端连接电压调节器的输出端，电压调节器的输入端接地，电压调节器的参考端连接电阻R4的第一端，电阻R9的第一端输出比较电压，电压调节器的输出端输出基准电压。


3.根据权利要求2所述的一种超级电容闸机备用电源电路，其特征在于，所述的输入控制模块（2）包括开关管、电阻R11、电阻R13、光耦U2和比较器U1，开关管的输入端连接输入端口IN，开关管的输出端连接备用电源（1）正端，开关管的控制端连接电阻R13的第一端，电阻R13的第二端连接输入端口IN，电阻R13的第一端连接光耦U2的集电极，光耦U2的发射极接地；电阻R13的第二端接电阻R11的第一端，电阻R11的第二端接光耦U2的阳极，光耦U2的阴极接比较器U1的输出端，比较器U1的正输入端接分压模块输出的基准电压，比较器U1的负输入端接分压模块（4）输出的比较电压。


4.根据权利要求2所述的一种超级电容闸机备用电源电路，其特征在于，所述的输出控制模块（3）包括开关管、电阻R10、电阻R12、电阻R14、电阻R16、电阻R18、光耦U4、比较器U3和发光二极管D4；开关管的输入端连接备用电源（1）的正端，开关管的输出端连接电阻R16的第一端，电阻R16的第二端连接输出端口OUT，开关管的控制端连接电阻R12的第一端，电阻R12的第二端连接备用电源（1）的正端，电阻R12的第一端连接光耦U4的集电极，光耦U4的发射极接电阻R14的第一端，电阻R14的第二端接地；电阻R12的第二端连接电阻R10的第一端，电阻R10的第二端接光耦U4的阳极，光耦U4的阴极接比较器U3的输出端；比较器U3的正输入端连接分压模块（4）输出的基准电压，比较器U3的负输入端连接分压模块（4）输出的比较电压；电阻R16的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：米海珍，陈挺，邓谊柏，王恒，李磊杰，冯志朝，王艳琳，
申请(专利权)人：宁波中车新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33