[實用新型]基于超級電容的直流后備電源

有效

• 申請號: 201920220386.5
• 申請日: 2019-02-21
• 公開（公告）號: CN209472436U
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 李軻
• 申請（專利權）人: 山東易華錄信息技術有限公司
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06;H02J7/34
• 代理公司: 北京眾澤信達知識產權代理事務所(普通合伙) 11701
• 代理人: 王曉紅

一種基于超級電容的直流后備電源，包括：輸入電源接口，與外部輸入電源適配，為系統負載提供輸入電源；超級電容，用于對系統負載提供備用供電的電能儲存元件；超級電容充放電電路，用于對超級電容進行充電或放電；電壓采樣分析電路，包括電源電壓采樣電路、電容電壓采樣電路、核心處理器，對輸入電源及所述超級電容的電壓進行采樣分析，在輸入電源電壓異常時進行報警，并引導系統負載切換用電模式；電源切換電路，用于對由輸入電源供電及由所述超級電容供電進行切換。

技術領域

本實用新型涉及電源領域，特別涉及一種基于超級電容的直流后備電源。

背景技術

隨著智能物聯網的普及，人們對于物聯網設備可靠工作的要求逐漸提高，當這些設備出現供電中斷的情況時，設備內部應有后備電源維持其繼續運行并等待供電恢復。傳統的后備電源設計主要以電池為儲能器件，但由于電池充放電時間長、功率密度低、循環使用壽命短、大容量電池體積大成本高等原因，使得以超級電容作為儲能元件的新型后備電源技術開始興起。但目前基于超級電容的小型低壓后備電源往往是將超級電容經限流電阻和防反向二極管與輸入電源并聯，系統上電的同時為超級電容充電，當輸入電源電壓下降到低于超級電容電壓時，超級電容開始放電，為設備負載提供電源。這種方案存在的問題是缺少對輸入電源和超級電量的監控，當設備離線時無法第一時間判斷是否是由于輸入電源電壓低導致離線的，也無法根據當前的供電狀態選擇合適的電量使用方案；且由于沒有電源切換電路，為防止超級電容內的電量直接向直流低壓輸入電源的電路倒灌就要使用二極管在超級電容充電電路上進行反向阻隔，而在低壓供電系統中，二極管造成的電壓損失對后備電源電量的損耗是非常嚴重的。

發明內容

本公開提供一種基于超級電容的直流后備電源，其能夠實現對主備電源電壓的監測，并避免上述由于防反向二極管的使用對后備電源電量的損耗，特別適合需要低壓直流電源的小型物聯網設備。

本公開提供一種基于超級電容的直流后備電源，包括：

輸入電源接口，與外部輸入電源適配，為系統負載提供輸入電源；

超級電容，用于對系統負載提供備用供電的電能儲存元件；

超級電容充放電電路，用于對所述超級電容進行充電或放電；

電壓采樣分析電路，包括電源電壓采樣電路、電容電壓采樣電路、核心處理器，其中，所述電源電壓采樣電路和電容電壓采樣電路對輸入電源及所述超級電容的電壓進行采樣分析，所述核心處理器在輸入電源電壓異常時進行報警，并引導系統負載切換用電模式；

電源切換電路，用于對由輸入電源供電及由所述超級電容供電進行切換。

優選地，所述超級電容充放電電路由所述超級電容與第一電阻串聯而成，其一端并聯于輸入電源正極，另一端接地。

優選地，所述電源電壓采樣電路由第一集成運放、第二電阻、第三電阻組成，所述第一集成運放的同向輸入端經所述第二電阻與輸入電源正極相連、經所述第三電阻接地，反向輸入端與所述第一集成運放的輸出端相連，并與所述核心處理器的第一模數轉換端口相連；

所述電容電壓采樣電路由第二集成運放、第四電阻、第五電阻組成，所述第二集成運放的同向輸入端經所述第四電阻與所述超級電容正極相連、經所述第五電阻接地，反向輸入端與所述第二集成運放的輸出端相連，并與所述核心處理器的第二模數轉換端口相連。

優選地，所述核心處理器采用STM32F107單片機，主要功能為數模轉換、數據分析、發出報警指令。

優選地，所述后備電源切換電路包含第六電阻和繼電器，所述繼電器線圈一端通過所述第六電阻與輸入電源正極連接，另一端接地，常開觸點與輸入電源正極相連，常閉觸點與所述超級電容正極相連，輸出端經穩壓二極管和熱敏電阻與系統負載相連。

優選地，輸入電源為12V直流低壓電源。