超级电容模组的电源管理电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超级电容模组的电源管理电路。电路包括为超级电容模组充电的充电电路和供电电路。本设计可在系统断电时提供稳定的电源，从而保证车载电台稳定运行，大大降低故障率。采用升压电路为系统供电，随着超级电容模组为系统供电的过程，超级电容模组电压在不断下降，可避免超级电容模组在电压过低时不能正常为系统供电的情况，此种方式可为系统提供更加稳定的电源，同时也提高超级电容模组的使用效率。供电电路选用的升压芯片，其工作效率高达95%，输入电压范围宽，逐周期电流限制，可调节的工作频率和软启动时间，过压和欠压保护可调节，输出电压稳定；充电电流可调节，通过简单调节电阻的阻值即可达到调节电流的目的。目的。目的。

【技术实现步骤摘要】
超级电容模组的电源管理电路


[0001]本技术涉及轨道交通设备，特别涉及一种超级电容模组的电源管理电路，用于给车载电台等设备提供必要的电源供应。

技术介绍

[0002]由于轨道交通不断发展，逐渐完善成熟，在车载电台中越来越多地使用大容量存储设备，像SATA和NAND FLASH等，而这些设备在突然掉电时很容易产生文件碎片甚至损坏硬件设备。而且，目前主流的Linux、Android等操作系统在突然掉电时也可能导致系统崩溃。配备性能优良的备用电源已成为车载电台的必要趋势。轨道交通设备需要稳定且充足的电源供应，这就要求备用电源要有足够大的驱动电流和尽可能短的充电时间，还要有足够大的容量，从而在系统突然掉电后，备用电源能无缝提供足够的电源，使得系统能有充足的时间保存数据并正常关机。
[0003]经过分析，现阶段市面上的备用电源多采用降压充电方式，此种方式下，超级电容模组在充满电时的电压会比系统供电电压低1伏特左右，而模组开始工作时电压还会跌落1伏特左右，如此，当模组开始供电时电压就比系统电压低2伏特左右，而且随着模组供电过程中，模组的电压会逐渐降低，进而导致系统工作不稳定或不工作，为了避免这种情况发生，一般会盲目地对超级电容模组进行扩容，而导致模组的使用效率并不高。

技术实现思路

[0004]本技术为适应现在轨道交通中车载电台的稳定运行，提供一种备用电源的电源管理方式。超级电容模组的电源管理电路可在系统断电时提供稳定的电源，并且足够长的时间让系统保存重要的文件后执行正常关机程序。从而保证车载电台稳定运行，大大降低故障率。
[0005]本技术为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种超级电容模组的电源管理电路，其特征在于：包括为超级电容模组充电的充电电路和供电电路；所述充电电路采用型号为LM2904M运算放大器N1A，连接方式为：运算放大器N1A的2脚通过采样电阻R4接地，同时连接超级电容模组C3的负极；运算放大器N1A的3脚接到分压电阻R1和分压电阻R3的一端，分压电阻R1的另一端接系统的供电电源VSYS，分压电阻R3的另一端接地；运算放大器N1A的1脚通过电阻R2连接到三极管VT1的基极，三极管VT1的集电极接系统的供电电源VSYS，同时通过二极管VD1输出给系统的电源，三极管VT1的发射极接到超级电容模组C3的正极，输出正极电压VCAP；运算放大器N1A的4脚接地，运算放大器N1A的8脚连接电容C1和电容C2的一端后接系统的供电电源VSYS，电容C1和电容C2的另一端连接后接地。
[0006]所述的供电电路采用型号为TPS43061RTE的升压芯片N2，连接方式为：升压芯片N2的1脚通过电阻R16接地，2脚通过电容C18接地，3脚通过电容C17、电容C16和电阻R15接地；4脚接到采样电阻R10和采样电阻R14一端，采样电阻R14的另一端接地，采样电阻R10的另一端通过采样电阻R9采集输出给系统的电源电压VPWR；升压芯片N2的5脚和6脚分别通过电阻
R8和电阻R7连接到电阻R6两端，电阻R5和R6并联，同时电阻R5的一端连接电阻R7，另一端连接电阻R8；升压芯片N2的7脚连接电容C8、电容C7、电容C6、电容C5、电容C4的一端后接超级电容模组C3正极输出的正极电压VCAP，电容C8、电容C7、电容C6、电容C5、电容C4的另一端连接后接地；升压芯片N2的8脚通过电阻R12连接MOS管VT3的栅极，MOS管VT3的漏极接电感L1的一端，源极接地；升压芯片N2的10脚通过电容C15接地，11脚通过电容C14接到电感L1的一端，12脚连接MOS管VT2的源极，13脚通过电阻R13连接MOS管VT2的栅极，MOS管VT2的漏极连接电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13的一端后连接采样电阻R9，电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13的另一端连接后接地。
[0007]本技术的有益效果是：本设计的超级电容模组的供电电路选用TPS43061RTE的升压芯片，其工作效率高达95%，输入电压范围宽，逐周期电流限制，可调节的工作频率和软启动时间，过压和欠压保护可调节，输出电压稳定。充电电流可调节，通过简单调节电阻R4的阻值，或者调节电阻R1和电阻R3的比值即可达到调节电流的目的。
[0008]本设计采用升压电路为系统供电，随着超级电容模组为系统供电的过程，超级电容模组电压在不断下降，采用升压电路可避免超级电容模组在电压过低时不能正常为系统供电的情况，此种方式可为系统提供更加稳定的电源，同时也提高超级电容模组的使用效率。
附图说明
[0009]图1为本技术电路连接框图；
[0010]图２为图1中充电电路原理图；
[0011]图3为图1中供电电路原理图。
具体实施方式
[0012]以下结合附图对本技术作进一步说明。
[0013]如图1所示，一种超级电容模组的电源管理电路包括为超级电容模组充电的充电电路和供电电路。充电电路和供电电路分别与超级电容模组连接，充电电路和供电电路分别与车载电台设备连接。
[0014]在系统连接过程中，车载电台设备与备用电源之间至少需要留出4线的接口，还要考虑连线的截面积以保证设备供电电流，其中一根连接线作为公共地线，一根连接线用于系统给备用电源充电，一根用于备用电源为系统供电，还有一根用于车载电台对备用电源的控制。超级电容模组应根据系统负载选择足够的容量和合适的额定电压（可选择型号为MK-16V-P10FYS的超级电容模组）。当车载电台设备上电开始工作时，超级电容模组就开始充电，充电完成后，设备可控制超级电容模组何时开始供电，由于系统供电电压略高于或等于超级电容模组的输出电压，实际上模组是不对外提供电能的，当系统掉电后，模组就可以及时为系统供电。系统在进行完必要的文件保存和传输之后执行正常关机程序。下次系统上电后，自动为超级电容模组进行充电。
[0015]如图2所示，充电电路采用型号为LM2904M运算放大器N1A，连接方式为：运算放大器N1A的2脚通过采样电阻R4接地，同时连接超级电容模组C3的负极；运算放大器N1A的3脚接到分压电阻R1和分压电阻R3的一端，分压电阻R1的另一端接系统的供电电源VSYS，分压
电阻R3的另一端接地；运算放大器N1A的1脚通过电阻R2连接到三极管VT1的基极，三极管VT1的集电极接系统的供电电源VSYS，同时通过二极管VD1输出给系统的电源，三极管VT1的发射极接到超级电容模组C3的正极，输出正极电压VCAP；运算放大器N1A的4脚接地，运算放大器N1A的8脚连接电容C1和电容C2的一端后接系统的供电电源VSYS，电容C1和电容C2的另一端连接后接地。
[0016]如图3所示，供电电路采用型号为TPS43061RTE的升压芯片N2，连接方式为：升压芯片N2的1脚通过电阻R16接地，2脚通过电容C18接地，3脚通过电容C17、电容C16和电阻R15接地；4脚接到采样电阻R10和采样电阻R14一端，采样电阻R14本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超级电容模组的电源管理电路，其特征在于：包括为超级电容模组充电的充电电路和供电电路；所述充电电路采用型号为LM2904M运算放大器N1A，连接方式为：运算放大器N1A的2脚通过采样电阻R4接地，同时连接超级电容模组C3的负极；运算放大器N1A的3脚接到分压电阻R1和分压电阻R3的一端，分压电阻R1的另一端接系统的供电电源VSYS，分压电阻R3的另一端接地；运算放大器N1A的1脚通过电阻R2连接到三极管VT1的基极，三极管VT1的集电极接系统的供电电源VSYS，同时通过二极管VD1输出给系统的电源，三极管VT1的发射极接到超级电容模组C3的正极，输出正极电压VCAP；运算放大器N1A的4脚接地，运算放大器N1A的8脚连接电容C1和电容C2的一端后接系统的供电电源VSYS，电容C1和电容C2的另一端连接后接地；所述的供电电路采用型号为TPS43061RTE的升压芯片N2，连接方式为：升压芯片N2的1脚通过电阻R16接地，2脚通过电容C18接地，3脚通过电容C17、电容C16和电阻R15接地；4脚接到采样电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张青平，李瑛，陈云，王智超，赵超，胡林，郑彩顺，周磊，杜艳娟，
申请(专利权)人：天津七一二通信广播股份有限公司，
类型：新型
国别省市：