專利名稱：一種應(yīng)用于rtu的智能電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電源裝置，具體地說(shuō)是一種應(yīng)用于RTU的智能電源裝置。
背景技術(shù)：
RTU (Remote Terminal Unit,遠(yuǎn)程終端測(cè)控單元)是一種能自動(dòng)完成水文(水情、水資源)參數(shù)的采集、存儲(chǔ)、傳輸和控制的設(shè)備。為了滿足RTU的正常工作，RTU通常用組合電源供電方式:外部電源和蓄電池組合供電。在外部電源正常的情況下由外部電源給RTU供電，當(dāng)外部電源異常時(shí)切換到蓄電池供電。但是，目前的RTU在外部電源和蓄電池供電之間進(jìn)行切換時(shí)，切換動(dòng)作不夠及時(shí)，存在給RTU供電的時(shí)間死區(qū)，RTU存在瞬間失電現(xiàn)象，造成切換擾動(dòng)，影響RTU的正常運(yùn)行，沖擊電路板，損害元器件壽命。不僅如此，目前的RTU對(duì)蓄電池的充放電及運(yùn)行狀態(tài)缺乏管理，對(duì)蓄電池充電通常采用恒壓充電方式或者恒流充電方式，米用恒壓充電方式，充電初期電流較大，對(duì)電池的沖擊較大，充電末期充電電壓在達(dá)到峰值后會(huì)下降，會(huì)導(dǎo)致電池溫度升高，電壓下降，將造成電池的熱失蹤，損害電池的性能，易造成電池發(fā)熱，電池壽命縮短，電池報(bào)廢后造成二次污染等；如采用恒流充電方式，此充電方式開(kāi)始的充電電流過(guò)小，在充電后期電流又過(guò)大，整個(gè)充電過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)、析出氣體多，對(duì)極板的沖擊大、能耗大、充電效率低。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述不足，本實(shí)用新型提供了一種應(yīng)用于RTU的智能電源裝置，其不僅能夠提高充電效率，而且能夠延長(zhǎng)電池的使用壽命。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是:一種應(yīng)用于RTU的智能電源裝置，包括RTU電源接口模塊、外部電源模塊和蓄電池模塊，其特征是，還包括無(wú)擾動(dòng)切換電路和蓄電池充電電路，所述無(wú)擾動(dòng)切換電路的輸入端分別與外部電源模塊和蓄電池模塊連接，輸出端與RTU電源接口模塊連接；所述蓄電池充電電路包括充電電源模塊和充電管理模塊，所述充電電源模塊通過(guò)充電管理模塊與蓄電池模塊連接。進(jìn)一步地，所述無(wú)擾動(dòng)切換電路包括供電電源控制電路、切換開(kāi)關(guān)和儲(chǔ)能模塊，所述切換開(kāi)關(guān)的輸入端分別與外部電源模塊和蓄電池模塊連接，輸出端通過(guò)儲(chǔ)能模塊與RTU電源接口模塊連接，控制端與供電電源控制電路連接。進(jìn)一步地，所述切換開(kāi)關(guān)包括MOSFET晶體管。本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型通過(guò)采用無(wú)擾動(dòng)切換電路實(shí)現(xiàn)了外部電源供電和蓄電池供電無(wú)擾動(dòng)切換，不影響RTU的正常運(yùn)行，減少對(duì)電路板的沖擊，延長(zhǎng)元器件壽命；蓄電池的智能充電方式，可延長(zhǎng)電池壽命，減少污染，提高蓄電池的充電效率。

圖1為本實(shí)用新型的原理框圖；圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖；[0010]圖中，I RTU電源接口模塊，2外部電源，3蓄電池，4切換開(kāi)關(guān)，5供電電源控制電路，6充電管理模塊，7充電電源模塊。
具體實(shí)施方式
為能清楚說(shuō)明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過(guò)具體實(shí)施方式
，并結(jié)合其附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述。如圖1所示，本實(shí)用新型的一種應(yīng)用于RTU的智能電源裝置，它包括RTU電源接口模塊1、外部電源模塊2、蓄電池模塊、無(wú)擾動(dòng)切換電路和蓄電池充電電路，所述無(wú)擾動(dòng)切換電路的輸入端分別與外部電源模塊2和蓄電池模塊3連接，輸出端與RTU電源接口模塊I連接。其中，所述無(wú)擾動(dòng)切換電路包括供電電源控制電路5、切換開(kāi)關(guān)4和儲(chǔ)能模塊，所述切換開(kāi)關(guān)4采用包括MOSFET晶體管，其輸入端分別與外部電源模塊2和蓄電池模塊3連接，輸出端通過(guò)儲(chǔ)能模塊與RTU電源接口模塊I連接，控制端與供電電源控制電路5連接；所述蓄電池充電電路包括充電電源模塊7和充電管理模塊6,所述充電電源模塊7通過(guò)充電管理模塊6與蓄電池模塊3連接。本實(shí)用新型的工作原理為:所述切換開(kāi)關(guān)4為通過(guò)電信號(hào)控制其通斷狀態(tài)的元器件，控制供電電源之間的切換，當(dāng)外部電源模塊供電電壓正常時(shí)，采用外部電源模塊供電；當(dāng)外部電源模塊供電電壓過(guò)低或掉電時(shí)，切換為蓄電池模塊供電，切換時(shí)，切換開(kāi)關(guān)快速動(dòng)作，儲(chǔ)能模塊濾除切換時(shí)的擾動(dòng)，達(dá)到RTU供電電源的無(wú)擾動(dòng)切換的目的。蓄電池充電電路設(shè)計(jì)有充電管理模塊，充電管理模塊設(shè)置在蓄電池模塊和蓄電池充電電源模塊之間。蓄電池充電電路檢測(cè)蓄電池模塊的電壓，當(dāng)蓄電池模塊欠壓時(shí)，涓流充電，充至電壓正常后，恒壓充電，充電結(jié)束后，進(jìn)入低電流待機(jī)模式，仍監(jiān)測(cè)管理蓄電池模塊的電壓，當(dāng)蓄電池模塊的電壓下降到蓄電池模塊輸出電壓的97.5%以下時(shí)，將自動(dòng)為電池充電。實(shí)現(xiàn)了對(duì)蓄電池模塊的三段式充電。圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖。如圖2所示，切換開(kāi)關(guān)4選用P溝道MOSFET晶體管，儲(chǔ)能模塊采用電容Cl，供電電源控制電路5采用凌力爾特公司生產(chǎn)的LT4412芯片，其具有3V至28V的AC/DC適配器電壓范圍，VIN為主輸入電源電壓端；GND為接地端；CTL為數(shù)字控制輸入端；STAT為漏極開(kāi)路輸出狀態(tài)引腳；GATE是P通道MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)引腳，當(dāng)輔助電源是連接時(shí)，GATE引腳拉至SENSE引腳電壓，關(guān)閉P-溝道MOSFET ；SENSE電源檢測(cè)輸入引腳，提供電源內(nèi)部電路是一個(gè)電壓感測(cè)輸入到內(nèi)部模擬控制器，此輸入通常提供的電源的輔助信號(hào)源。充電管理模塊6選用的是凌力爾特公司生產(chǎn)的LT3652芯片，所述LT3652芯片可接受4.95至32V的寬輸入范圍，且其具有40V絕對(duì)最大額定值以增加系統(tǒng)裕度，可編程充電電流高達(dá)2A，其內(nèi)部恒定頻率為IMHz的高頻開(kāi)關(guān)，可提高充電效率，其浮充電壓Vbat可由電阻分壓器方便設(shè)置，最高可達(dá)14.4V，滿足絕大充電電池的充電需求。VIN為電池充電器輸入電源端；GND為接地端；VIN_REG為輸入電壓調(diào)節(jié)參考端為精密閾值關(guān)斷引腳石為集電極開(kāi)路充電狀態(tài)輸出端，通常通過(guò)一個(gè)電阻拉升到一個(gè)基準(zhǔn)電壓；FAULT為集電極開(kāi)路充電狀態(tài)輸出端，通常拉升到一個(gè)基準(zhǔn)電壓通過(guò)一個(gè)電阻;TIMER為結(jié)束循環(huán)定時(shí)器編程引腳；VFB為電池浮置電壓反饋基準(zhǔn)端；NTC為電池溫度監(jiān)測(cè)引腳；BAT為充電器輸出引腳；SENSE為充電電流檢測(cè)引腳；B00ST為自舉電源開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器端；SW為開(kāi)關(guān)量輸出引腳。精密的門(mén)限關(guān)斷引腳SHDN支持欠壓鎖定功能；兩個(gè)OC門(mén)引腳CHRG和FAULT，灌電流高達(dá)10mA，可驅(qū)動(dòng)LED以標(biāo)識(shí)充電器的充電或故障狀態(tài)。外部電源模塊2的正極和P溝道MOSFET晶體管的源極(S)、LT4412芯片的SENSE弓I腳連接，蓄電池模塊3的正極和P溝道MOSFET晶體管的漏極(D)、LT4412芯片的VIN引腳及LT3652芯片的BAT引腳連接，P溝道的MOSFET晶體管的柵極(G)和LT4412芯片的GATE引腳連接，RTU電源接口模塊I通過(guò)電容Cl接地，充電電源模塊7的正極和LT3652芯片的VIN引腳連接，LT3652芯片的SENSE引腳通過(guò)電阻R3連接蓄電池模塊正極，LT3652芯片的SW引腳通過(guò)電容C2與引腳BOOST連接，LT3652芯片的BOOST引腳連接二極管Dl的負(fù)極，二極管Dl的正極連接二極管D2的正極，二極管D2的負(fù)極連接蓄電池模塊3的正極，LT3652芯片的HMER引腳接地，LT3652芯片的_及引腳通過(guò)電阻R8連接充電電源模塊7的正極，LT3652芯片的引腳通過(guò)電阻R2連接二極管D4的負(fù)極，二極管D4的正極連接充電電源模塊7的正極，LT3652芯片的 Χ 引腳通過(guò)電阻Rl連接二極管D3的負(fù)極，二極管D3的正極連接充電電源模塊7的正極。如圖2所示，由圖中可以看出RTU的2種供電電源:外部電源模塊2和蓄電池模塊
3。供電方式切換模塊LT4412芯片控制一個(gè)外部P溝道MOSFET晶體管，根據(jù)P溝道MOSFET晶體管的通斷來(lái)選擇RTU的供電電源。LT4412芯片的SENSE引腳監(jiān)測(cè)外部電源模塊2的電壓，電壓正常時(shí)，LT4412芯片的引腳GATE拉低至SENSE引腳電壓，P溝道MOSFET晶體管斷開(kāi)，RTU電源接口模塊I與蓄電池模塊3斷開(kāi)，此時(shí)RTU的供電電源為外部電源模塊2 ;當(dāng)電壓過(guò)低或掉電時(shí)，LT4412芯片的引腳GATE拉高至SENSE引腳電壓，P溝道MOSFET晶體管閉合，RTU的供電電源切換為蓄電池模塊3。在RTU供電電源的切換時(shí)，MOSFET晶體管快速動(dòng)作，儲(chǔ)能電容Cl濾除切換的擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了 RTU供電電源無(wú)擾動(dòng)切換。蓄電池模塊3充電期間，0 Ι0引腳拉低使二極管D4亮，如果沒(méi)有故障的情況下，F(xiàn)AULT引腳高阻抗使二極 管D3滅，若出現(xiàn)溫度故障或電池壞故障，F(xiàn)AULT弓I腳拉低使二極管D3亮。LT3652芯片的VFB引腳和電阻R4、R5、R6、R7組成輸入電壓調(diào)節(jié)環(huán)路，通過(guò)電阻分壓器可方便設(shè)定最低輸入電壓，并能根據(jù)VFB引腳的輸入電壓的大小自動(dòng)調(diào)整充電電流，在蓄電池模塊3充電期間，LT3652芯片的SENSE引腳檢測(cè)蓄電池模塊3電壓的大小，當(dāng)檢測(cè)到蓄電池模塊3電壓低于0.7倍的Vbat (蓄電池3額定輸出電壓)時(shí)，進(jìn)入預(yù)置充電模式，為電池涓流充電，充電電流為最大充電電流的15%，當(dāng)蓄電池模塊3電壓升至Vbat的70%以上時(shí)，充電電流自動(dòng)增大至最大充電電流。充電結(jié)束后，LT3652芯片進(jìn)入低電流待機(jī)模式，但仍可以管理蓄電池模塊的電壓，當(dāng)蓄電池模塊3電壓下降到Vbat的97.5%以下時(shí)，將自動(dòng)為蓄電池模塊3充電。通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)三段式充電方式對(duì)蓄電池模塊充電，提高充電效率，延長(zhǎng)電池的使用壽命。除本實(shí)用新型所述的結(jié)構(gòu)外，其余均為現(xiàn)有技術(shù)。以上所述只是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也被視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)用于RTU的智能電源裝置，包括RTU電源接口模塊、外部電源模塊和蓄電池模塊，其特征是，還包括無(wú)擾動(dòng)切換電路和蓄電池充電電路，所述無(wú)擾動(dòng)切換電路的輸入端分別與外部電源模塊和蓄電池模塊連接，輸出端與RTU電源接口模塊連接；所述蓄電池充電電路包括充電電源模塊和充電管理模塊，所述充電電源模塊通過(guò)充電管理模塊與蓄電池模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于RTU的智能電源裝置，其特征是，所述無(wú)擾動(dòng)切換電路包括供電電源控制電路、切換開(kāi)關(guān)和儲(chǔ)能模塊，所述切換開(kāi)關(guān)的輸入端分別與外部電源模塊和蓄電池模塊連接，輸出端通過(guò)儲(chǔ)能模塊與RTU電源接口模塊連接，控制端與供電電源控制電路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種應(yīng)用于RTU的智能電源裝置，其特征是，所述切換開(kāi)關(guān)包括MOSFET晶體管。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種應(yīng)用于RTU的智能電源裝置，包括RTU電源接口模塊、外部電源模塊和蓄電池模塊，其特征是，還包括無(wú)擾動(dòng)切換電路和蓄電池充電電路，所述無(wú)擾動(dòng)切換電路的輸入端分別與外部電源模塊和蓄電池模塊連接，輸出端與RTU電源接口模塊連接；所述蓄電池充電電路包括充電電源模塊和充電管理模塊，所述充電電源模塊通過(guò)充電管理模塊與蓄電池模塊連接。本實(shí)用新型通過(guò)采用無(wú)擾動(dòng)切換電路實(shí)現(xiàn)了外部電源供電和蓄電池供電無(wú)擾動(dòng)切換，不影響RTU的正常運(yùn)行，減少對(duì)電路板的沖擊，延長(zhǎng)元器件壽命；蓄電池的智能充電方式，可延長(zhǎng)電池壽命，減少污染，提高蓄電池的充電效率。
文檔編號(hào)H02J7/00GK203056638SQ20132002585
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者周圣倉(cāng), 董淑敏, 張浩杰 申請(qǐng)人:山東三龍智能技術(shù)有限公司