后备电源模组管理单元制造技术

本发明专利技术公开了一种后备电源模组管理单元，属于电源管理领域，包括恒流恒压充电单元和升压单元，恒流恒压充电单元与升压单元连接。本发明专利技术减小了尺寸、成本和复杂性，可以实现充电模式和备份模式两种模式工作，保障系统的稳定性，同时实现了轻载高效，提升了超级电容模组的转换效率，实现了灵活配置超级电容器的效果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
后备电源模组管理单元


[0001]本专利技术涉及电源管理领域，更为具体的，涉及一种后备电源模组管理单元。

技术介绍

[0002]在后备电源模组管理技术中，超级电容模组不但具备了超级电容单体的所有特性，同是还具备了可监控工作状态功能，能更好的实现免维护易保养的优点。超级电容模组的主要有如下用途：起重装置的电力平衡电源，可提供超大电流的电力；车辆启动电源，启动效率和可靠性都比传统的蓄电池高，可以全部或部分替代传统的蓄电池；车辆的牵引能源可以生产电动汽车、替代传统的内燃机、改造现有的无轨电车；军事上可保证坦克车、装甲车等战车的顺利启动(尤其是在寒冷的冬季)、作为激光武器的脉冲能源；此外还可用于其他机电设备的储能能源等。
[0003]超级电容模组充电速度快，充放电效率高，功率密度高，使用温度范围宽，可在
‑
40℃～+65℃的温度范围内使用，超低温特性好，可工作于摄氏零下40℃的环境中，彻底免维护，不污染环境，绿色环保。但是，目前后备电源模组管理单元存在尺寸大、成本高和复杂性高的问题，在寒冷的室外条件下效率低，充电时间长且长时间不充电或放电容易损坏的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种后备电源模组管理单元，减小了尺寸、成本和复杂性，可以实现充电模式和备份模式两种模式工作，保障系统的稳定性，同时实现了轻载高效，提升了超级电容模组的转换效率，实现了灵活配置超级电容器的效果。
[0005]本专利技术的目的是通过以下方案实现的：
[0006]一种后备电源模组管理单元，包括：恒流恒压充电单元和升压单元，恒流恒压充电单元与升压单元连接。
[0007]进一步地，所述恒流恒压充电单元包括第一电源端、第一使能端、第一开关输出端、场效应管Q1、场效应管Q2、振荡器和控制器；输入电压连接第一电源端，通过第一使能端检测输入电压是否高于阈值，第一开关输出端连接超级电容；第一使能端分别与振荡器和控制器连接，振荡器和控制器均与第一逻辑控制器连接，第一逻辑控制器与驱动器连接，驱动器分别与场效应管Q1、场效应管Q2连接，场效应管Q1、场效应管Q2均与第一开关输出端连接。
[0008]进一步地，所述恒流恒压充电单元还包括第一电流检测电阻RS1、电流限制检测器、第一逻辑控制器、脉宽调制/脉频调制模式检测器；
[0009]第一电流检测电阻RS1连接第一电源端和场效应管Q1的源极，第一电流检测电阻RS1上的电压变化对应电流的变化，第一电流检测电阻RS1上的电压信号经过电流限制检测器连接第一逻辑控制器，从而控制恒流恒压充电单元的最大电流；同时第一电流检测电阻
RS1连上的电压也为脉宽调制/脉频调制模式检测器提供检测信号，当负载为轻载时转换为脉频调制模式，当负载较大时转换为脉宽调制模式，从而实现轻载高效功能。
[0010]进一步地，所述恒流恒压充电单元包括第一电压反馈端、第一误差放大器；外部的充电电压连接第一电压反馈端，第一电压反馈端连接第一误差放大器，第一误差放大器连接第一脉宽调制比较器，第一脉宽调制比较器连接第一逻辑控制器，从而形成电压环路实现恒压充电。
[0011]进一步地，所述恒流恒压充电单元还包括欠压和故障检测器、电流反馈端、电流传感器、斜坡补偿器、过零检测器；欠压和故障检测器连接第一逻辑控制器，第一逻辑控制器实现输出保护；同时，第一逻辑控制器还连接参考电压端提供基准；
[0012]外部的充电电流信号连接电流反馈端，电流反馈端连接电流传感器，电流传感器连接第一脉宽调制比较器，第一脉宽调制比较器连接第一逻辑控制器，从而形成电流环路实现恒流充电；
[0013]斜坡补偿器分别连接第一脉宽调制比较器和第一逻辑控制器，用于稳定系统；
[0014]过零检测器分别连接第一逻辑控制器和驱动器，用于提升脉频调制模式效率。
[0015]进一步地，所述升压单元包括第二电源端、第二使能端、第二开关输出端、第二电压反馈端、第二振荡器、第二脉宽调制比较器、第二逻辑控制器、场效应管Q3；
[0016]超级电容电压连接第二电源端，为升压单元供电；当第二使能端检测到超级电容电压高于阈值电压后第二振荡器开始工作，第二振荡器输出的信号连接第二脉宽调制比较器和第二逻辑控制器，第二逻辑控制器输出信号连接驱动场效应管Q3的栅极，场效应管Q3的漏极连接第二开关输出端，第二开关输出端连接外部电感、滤波网络后形成备份电源。
[0017]进一步地，所述升压单元包括第二误差放大器；备份电源连接第二电压反馈端，第二电压反馈端连接第二误差放大器，第二误差放大器连接第二脉宽调制比较器，第二脉宽调制比较器连接第二逻辑控制器，从而形成电压环路从而稳定备份电源电压；
[0018]场效应管Q3的源极连接第一电流检测电阻RS2，检测备份电源输出电流，第一电流检测电阻RS2连接电流检测比较器，电流检测比较器连接第二脉宽调制比较器，从而控制备份电源最大输出电流。
[0019]进一步地，所述恒流恒压充电单元包括滤波单元，输入电压连接滤波单元，通过滤波单元连接第一电源端。
[0020]进一步地，所述恒流恒压充电单元包括电感单元，第一开关输出端与电感单元连接，通过电感单元与超级电容连接。
[0021]进一步地，驱动器分别与场效应管Q1的栅极、场效应管Q2的栅极连接，场效应管Q1的漏极、场效应管Q2的漏极均与第一开关输出端连接。
[0022]本专利技术的有益效果包括：
[0023]本专利技术解决在寒冷的室外条件下效率低，充电时间长且长时间不充电或放电容易损坏的问题。本专利技术充电电压电流可由电阻编程，且含恒流恒压充电单元和升压单元，两个单元可以同时工作也可以独立工作，减小了尺寸、成本和复杂性。
[0024]本专利技术可以实现以两种模式工作，充电模式和备份模式。当两种模式同时工作时备份模式设置为热备份，该模式可以无缝转换供电方式，保障系统的稳定性。
[0025]本专利技术实现了轻载高效的技术方案，提升了模组的转换效率，可以实现灵活配置
超级电容器的效果。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术的结构框图。
具体实施方式
[0028]本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
[0029]如图1所示，本专利技术实施例的工作原理如下：
[0030]输入电压经过滤波后连接第一电源端即图中“电源1”为恒流恒压充电单元供电。当第一使能端即“使能1”检测到输入电压高于阈值电压后“振荡器和控制器”开始工作，“振荡器和控制器”输出的信号经过第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种后备电源模组管理单元，其特征在于，包括：恒流恒压充电单元和升压单元，恒流恒压充电单元与升压单元连接。2.根据权利要求1所述的后备电源模组管理单元，其特征在于，所述恒流恒压充电单元包括第一电源端、第一使能端、第一开关输出端、场效应管Q1、场效应管Q2、振荡器和控制器；输入电压连接第一电源端，通过第一使能端检测输入电压是否高于阈值，第一开关输出端连接超级电容；第一使能端分别与振荡器和控制器连接，振荡器和控制器均与第一逻辑控制器连接，第一逻辑控制器与驱动器连接，驱动器分别与场效应管Q1、场效应管Q2连接，场效应管Q1、场效应管Q2均与第一开关输出端连接。3.根据权利要求2所述的后备电源模组管理单元，其特征在于，所述恒流恒压充电单元还包括第一电流检测电阻RS1、电流限制检测器、第一逻辑控制器、脉宽调制/脉频调制模式检测器；第一电流检测电阻RS1连接第一电源端和场效应管Q1的源极，第一电流检测电阻RS1上的电压变化对应电流的变化，第一电流检测电阻RS1上的电压信号经过电流限制检测器连接第一逻辑控制器，从而控制恒流恒压充电单元的最大电流；同时第一电流检测电阻RS1连上的电压也为脉宽调制/脉频调制模式检测器提供检测信号，当负载为轻载时转换为脉频调制模式，当负载较大时转换为脉宽调制模式，从而实现轻载高效功能。4.根据权利要求1所述的后备电源模组管理单元，其特征在于，所述恒流恒压充电单元包括第一电压反馈端、第一误差放大器；外部的充电电压连接第一电压反馈端，第一电压反馈端连接第一误差放大器，第一误差放大器连接第一脉宽调制比较器，第一脉宽调制比较器连接第一逻辑控制器，从而形成电压环路实现恒压充电。5.根据权利要求1所述的后备电源模组管理单元，其特征在于，所述恒流恒压充电单元还包括欠压和故障检测器、电流反馈端、电流传感器、斜坡补偿器、过零检测器；欠压和故障检测器连接第一逻辑控制器，第一逻辑控制器实现输出保护；同时，第一逻辑控制器还连接参考电压端提供基准；外部的充电电流信号连接电流反馈端，电...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁小云，杨楷，蒋治进，
申请(专利权)人：四川蕊源集成电路科技有限公司，
类型：发明
国别省市：