CN218569833U - 电力低压直流供电*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种电力低压直流供电***，所述锂电池BAT的正极连接于锂电池供电开关的输入端，锂电池供电开关电路的输出端连接于稳压模块的输入端，电池管理芯片的输入端连接于供电控制电路的输出端，所述电池管理芯片的输出端连接于锂电池的正极；保护检测电路用于监测感应取电模块输出电压是否过压且控制输出端连接于开关控制电路的控制输入端，开关控制电路的输入端连接于感应取电模块的输出端，开关控制电路的输出端连接于稳压模块的输入端，所述开关控制电路的第一控制输出端连接于锂电池供电开关电路的第一控制端，所述开关控制电路的第二控制输出端连接于锂电池供电开关电路的第二控制端。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种供电***，尤其涉及一种电力低压直流供电***。
背景技术
在电力***中，往往需要对电力设备进行检测，比如输电线路、绝缘子等，从而需要用到相应的采集设备，比如传感器、摄像头等，然后将这些信息传输至监控中心。
对于户内电力设备来说，采集设备以及传输设备供电是容易解决的，但是，对于户外电力设备，尤其是架空输电线路中对输电线路自身、杆塔绝缘子等运行状态监测时，则难以采用传统的方式对传感器、数据处理芯片等进行供电。现有技术中普遍采用在线式供电，即通过电流互感器或者电压互感器在电缆上进行感应取电，然后通过整流、稳压等处理向负载供电，但是，由于户外的架空电缆这些设备暴露于环境中，受到环境或者电缆自身故障等，容易出现电压波动，从而使得供电中断，而无法向监测设备进行供电。
随着技术的发展，为了解决上述的问题，逐渐又提出了冗余供电，即在线供电和备用蓄电池之间进行互为冗余，正常时采用在线供电，在线供电异常时则采用备用蓄电池供电，但是，现有的冗余式供电***则存在以下问题：
现有的方式中一般采用继电器或者接触器实现切换，这种方式则存在相应速度慢，由于继电器和接触器自身的励磁线圈在切换瞬间会产生反电动势，从而造成不会即时响应，虽然现有技术中也存在无触点时切换电路，但是，现有的无接触式切换电路则电路结构较为复杂，一般均需要控制芯片参与其中，使用成本较高，而且控制芯片的逻辑需要认为设定，当设定错误式，从而造成误动作。
因此，为了解决上述技术问题，继续提出一种新的技术手段。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种适用于户外电力监测用的电力低压直流供电***，在向低压直流负载进行供电能够实现在线供电和电池供电之间的无缝切换，无需额外的控制芯片参与到切换控制中，能够有效简化电路结构，降低使用成本，而且还能够对负载设备进行良好的保护，确保使用安全。
本实用新型提供的一种电力低压直流供电***，包括感应取电模块、蓄电池模块、供电控制电路以及稳压模块；
所述感应取电模块用于从电缆进行感应取电并向供电控制电路的输入端输出直流电；
所述蓄电池模块包括锂电池BAT、锂电池供电开关电路以及电池管理芯片；
所述锂电池BAT的正极连接于锂电池供电开关的输入端，锂电池供电开关电路的输出端连接于稳压模块的输入端，电池管理芯片的输入端连接于供电控制电路的输出端，所述电池管理芯片的输出端连接于锂电池的正极；
所述供电控制电路包括保护检测电路以及开关控制电路；
保护检测电路用于监测感应取电模块输出电压是否过压且控制输出端连接于开关控制电路的控制输入端，开关控制电路的输入端连接于感应取电模块的输出端，开关控制电路的输出端连接于稳压模块的输入端，所述开关控制电路的第一控制输出端连接于锂电池供电开关电路的第一控制端，所述开关控制电路的第二控制输出端连接于锂电池供电开关电路的第二控制端。
进一步，所述开关控制电路包括电阻R2、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R19、PMOS管Q1、三极管Q4、可控硅Q6、自复位手动开关SW1以及发光二极管LED1；
电阻R3的一端作为开关控制电路的输入端连接于感应取电模块的输出端，电阻R3的另一端连接于PMOS管Q1的源极，PMOS管Q1的漏极连接于二极管D1的正极，二极管D1的负极作为开关控制电路的输出端；
PMOS管Q1的源极通过电阻R10连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的栅极通过电阻R13连接于三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极连接于电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接于可控硅Q6的负极，可控硅Q6的负极通过电阻R15接地，可控硅Q6的正极通过电阻R12连接于PMOS管Q1的栅极，可控硅Q6的控制极通过自复位手动开关SW1连接于电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接于电阻R10和PMOS管Q1的栅极之间的公共连接点，电阻R10和电阻R11的公共连接点作为开关控制电路的控制输入端；
电阻R16的一端连接于PMOS管Q1的漏极，电阻R16的另一端连接于发光二极管LED1的正极，发光二极管LED1的负极通过电阻R19接地，发光二极管LED1的负极作为开关控制电路的第一控制输出端，发光二极管LED1的正极与电阻R16之间的公共连接点作为开关控制电路的第二控制输出端。
进一步，所述保护检测电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、三极管Q3、三极管Q2；其中，电阻R4为压敏电阻；
电阻R4的一端连接于电阻R3和感应取电模块的输出端之间的公共连接点，电阻R4的另一端通过电阻R5接地，电阻R4和电阻R5的公共连接点通过电阻R6连接于三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极通过电阻R9接地，三极管Q3的基极通过电阻R8接地，三极管Q3的集电极连接于三极管Q2的基极，三极管Q2的基极通过电阻R7连接于电阻R3和压敏电阻R4之间的公共连接点，三极管Q2的发射极连接于PMOS管Q1的源极，三极管Q2的集电极作为保护检测电路的控制输出端，三极管Q2为P型三极管。
进一步，锂电池供电开关电路包括可控硅Q7、电阻R17、PMOS管Q5以及二极管D2；
可控硅Q7的正极作为锂电池供电开关电路的输入端连接于锂电池BAT的正极，可控硅Q7的负极通过电阻R17连接于PMOS管Q5的源极，PMOS管Q5的漏极连接于二极管D2的正极，二极管D2的负极作为锂电池供电开关电路的输出端，可控硅Q7的控制极连接于电阻R18的一端，电阻R18的另一端作为锂电池供电开关电路的第一控制端，PMOS管Q5的栅极作为锂电池供电开关电路的第二控制端。
进一步，所述感应取电模块包括电流互感器CT1、滤波保护电路、整流电路Z1以及RC滤波电路；
电流互感器CT1设置于电缆，电流互感器CT1输出绕组的同名端连接于滤波保护电路的输入端，滤波保护电路的输出端连接于整流电路的正输入端，电流互感器CT1输出绕组的异名端接地，整流电路Z1的负输入端接地，整流电路Z1的正输出端连接于RC滤波电路的输入端，RC滤波电路的输出端为感应取电模块的输出端，整流电路Z1的负输出端接地。
进一步，所述滤波保护电路包括双向瞬态二极管TVS1、电容C1、电容C2、电感L1、压敏电阻DVR以及电阻R1；
电感L1的一端连接于电流互感器的输出绕组的同名端，电感L1的另一端作为通过电容C2接地，电感L1和电容C2之间的公共连接点作为滤波保护电路的输出端，电感L1和电流互感器的输出绕组的同名端之间的公共连接点通过双向瞬态二极管TVS1接地，电感L1和电流互感器的输出绕组的同名端之间的公共连接点通过电容C1接地，电感L1和电容C2之间的公共连接点通过压敏电阻DVR接地，电感L1和电容C2之间的公共连接点通过电阻R1接地。
进一步，所述电池管理芯片为CN3768芯片及其***电路。
本实用新型的有益效果：通过本实用新型，在向低压直流负载进行供电能够实现在线供电和电池供电之间的无缝切换，无需额外的控制芯片参与到切换控制中，能够有效简化电路结构，降低使用成本，而且还能够对负载设备进行良好的保护，确保使用安全。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的感应取电模块原理图。
图3为本实用新型的蓄电池模块以及供电控制电路原理图。
具体实施方式
以下进一步对本实用新型做出详细说明：
本实用新型提供的一种电力低压直流供电***，包括感应取电模块、蓄电池模块、供电控制电路以及稳压模块；
所述感应取电模块用于从电缆进行感应取电并向供电控制电路的输入端输出直流电；
所述蓄电池模块包括锂电池BAT、锂电池供电开关电路以及电池管理芯片；
所述锂电池BAT的正极连接于锂电池供电开关的输入端，锂电池供电开关电路的输出端连接于稳压模块的输入端，电池管理芯片的输入端连接于供电控制电路的输出端，所述电池管理芯片的输出端连接于锂电池的正极；
所述供电控制电路包括保护检测电路以及开关控制电路；
保护检测电路用于监测感应取电模块输出电压是否过压且控制输出端连接于开关控制电路的控制输入端，开关控制电路的输入端连接于感应取电模块的输出端，开关控制电路的输出端连接于稳压模块的输入端，所述开关控制电路的第一控制输出端连接于锂电池供电开关电路的第一控制端，所述开关控制电路的第二控制输出端连接于锂电池供电开关电路的第二控制端，其中，稳压模块采用现有的电路，比如：LM7812、LM7809、LM7805芯片的任一中；当然也可以三个都采用，并顺次连接，从而能够同时提供12V、9V和5V直流电；电池管理芯片为CN3768芯片及其***电路，上述中的稳压模块和电池管理芯片均为现有电路，通过上述结构，在向低压直流负载进行供电能够实现在线供电和电池供电之间的无缝切换，无需额外的控制芯片参与到切换控制中，能够有效简化电路结构，降低使用成本，而且还能够对负载设备进行良好的保护，确保使用安全。
本实施例中，所述开关控制电路包括电阻R2、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R19、PMOS管Q1、三极管Q4、可控硅Q6、自复位手动开关SW1以及发光二极管LED1；
电阻R3的一端作为开关控制电路的输入端连接于感应取电模块的输出端，电阻R3的另一端连接于PMOS管Q1的源极，PMOS管Q1的漏极连接于二极管D1的正极，二极管D1的负极作为开关控制电路的输出端；
PMOS管Q1的源极通过电阻R10连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的栅极通过电阻R13连接于三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极连接于电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接于可控硅Q6的负极，可控硅Q6的负极通过电阻R15接地，可控硅Q6的正极通过电阻R12连接于PMOS管Q1的栅极，可控硅Q6的控制极通过自复位手动开关SW1连接于电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接于电阻R10和PMOS管Q1的栅极之间的公共连接点，电阻R10和电阻R11的公共连接点作为开关控制电路的控制输入端；
电阻R16的一端连接于PMOS管Q1的漏极，电阻R16的另一端连接于发光二极管LED1的正极，发光二极管LED1的负极通过电阻R19接地，发光二极管LED1的负极作为开关控制电路的第一控制输出端，发光二极管LED1的正极与电阻R16之间的公共连接点作为开关控制电路的第二控制输出端。
本实施例中，所述保护检测电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、三极管Q3、三极管Q2；其中，电阻R4为压敏电阻；
电阻R4的一端连接于电阻R3和感应取电模块的输出端之间的公共连接点，电阻R4的另一端通过电阻R5接地，电阻R4和电阻R5的公共连接点通过电阻R6连接于三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极通过电阻R9接地，三极管Q3的基极通过电阻R8接地，三极管Q3的集电极连接于三极管Q2的基极，三极管Q2的基极通过电阻R7连接于电阻R3和压敏电阻R4之间的公共连接点，三极管Q2的发射极连接于PMOS管Q1的源极，三极管Q2的集电极作为保护检测电路的控制输出端，三极管Q2为P型三极管。
本实施例中，锂电池供电开关电路包括可控硅Q7、电阻R17、PMOS管Q5以及二极管D2；
可控硅Q7的正极作为锂电池供电开关电路的输入端连接于锂电池BAT的正极，可控硅Q7的负极通过电阻R17连接于PMOS管Q5的源极，PMOS管Q5的漏极连接于二极管D2的正极，二极管D2的负极作为锂电池供电开关电路的输出端，可控硅Q7的控制极连接于电阻R18的一端，电阻R18的另一端作为锂电池供电开关电路的第一控制端，PMOS管Q5的栅极作为锂电池供电开关电路的第二控制端。
本实施例中，所述感应取电模块包括电流互感器CT1、滤波保护电路、整流电路Z1以及RC滤波电路；
电流互感器CT1设置于电缆，电流互感器CT1输出绕组的同名端连接于滤波保护电路的输入端，滤波保护电路的输出端连接于整流电路的正输入端，电流互感器CT1输出绕组的异名端接地，整流电路Z1的负输入端接地，整流电路Z1的正输出端连接于RC滤波电路的输入端，RC滤波电路的输出端为感应取电模块的输出端，整流电路Z1的负输出端接地，其中，整流电路Z1为二极管组成的全桥式整流电路，RC滤波电路为图3中的电容C3和电阻R2组成，。
本实施例中，所述滤波保护电路包括双向瞬态二极管TVS1、电容C1、电容C2、电感L1、压敏电阻DVR以及电阻R1；
电感L1的一端连接于电流互感器的输出绕组的同名端，电感L1的另一端作为通过电容C2接地，电感L1和电容C2之间的公共连接点作为滤波保护电路的输出端，电感L1和电流互感器的输出绕组的同名端之间的公共连接点通过双向瞬态二极管TVS1接地，电感L1和电流互感器的输出绕组的同名端之间的公共连接点通过电容C1接地，电感L1和电容C2之间的公共连接点通过压敏电阻DVR接地，电感L1和电容C2之间的公共连接点通过电阻R1接地，双向瞬态二极管TVS1用于进行防雷保护，压敏电阻DVR用于进行小于雷电流冲击时的过压保护，其中，DVR的导通电压大于电阻R4的导通电压。
下面进一步对本实用新型的原理进行描述：
当初始使用时，按下自复位手动开关SW1，从而可控硅Q6导通，进而三极管Q4导通，PMOS管Q1导通，由感应取电模块、开关控制电路组成的在线式回路进行供电，同时，PMOS管Q1导通后，控制可控硅Q7导通，PMOS管Q5截至，Q7的作用防止锂电池直接向负载供电，当过压(该过压电压小于DVR的导通电压，但是过压仍会对后续稳压电路造成冲击)时，使得R4导通，从而是得三极管Q3导通，三极管Q2导通，PMOS管Q1截至，此时，PMOS管Q5导通，从而由锂电池进入供电状态，当过压消失后，那么，PMOS管Q1恢复导通，PMOS管Q5截至，在线式回路恢复供电，从而完成两种不同的供电方式之间的切换，而且整个过程几乎无延时，基本达到无缝切换的目的，电池管理芯片用于对锂电池的充放电进行管理。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种电力低压直流供电***，其特征在于：包括感应取电模块、蓄电池模块、供电控制电路以及稳压模块；
所述感应取电模块用于从电缆进行感应取电并向供电控制电路的输入端输出直流电；
所述蓄电池模块包括锂电池BAT、锂电池供电开关电路以及电池管理芯片；
所述锂电池BAT的正极连接于锂电池供电开关的输入端，锂电池供电开关电路的输出端连接于稳压模块的输入端，电池管理芯片的输入端连接于供电控制电路的输出端，所述电池管理芯片的输出端连接于锂电池的正极；
所述供电控制电路包括保护检测电路以及开关控制电路；
保护检测电路用于监测感应取电模块输出电压是否过压且控制输出端连接于开关控制电路的控制输入端，开关控制电路的输入端连接于感应取电模块的输出端，开关控制电路的输出端连接于稳压模块的输入端，所述开关控制电路的第一控制输出端连接于锂电池供电开关电路的第一控制端，所述开关控制电路的第二控制输出端连接于锂电池供电开关电路的第二控制端。
2.根据权利要求1所述电力低压直流供电***，其特征在于：所述开关控制电路包括电阻R2、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R19、PMOS管Q1、三极管Q4、可控硅Q6、自复位手动开关SW1以及发光二极管LED1；
电阻R3的一端作为开关控制电路的输入端连接于感应取电模块的输出端，电阻R3的另一端连接于PMOS管Q1的源极，PMOS管Q1的漏极连接于二极管D1的正极，二极管D1的负极作为开关控制电路的输出端；
PMOS管Q1的源极通过电阻R10连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的栅极通过电阻R13连接于三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极连接于电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接于可控硅Q6的负极，可控硅Q6的负极通过电阻R15接地，可控硅Q6的正极通过电阻R12连接于PMOS管Q1的栅极，可控硅Q6的控制极通过自复位手动开关SW1连接于电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接于电阻R10和PMOS管Q1的栅极之间的公共连接点，电阻R10和电阻R11的公共连接点作为开关控制电路的控制输入端；
电阻R16的一端连接于PMOS管Q1的漏极，电阻R16的另一端连接于发光二极管LED1的正极，发光二极管LED1的负极通过电阻R19接地，发光二极管LED1的负极作为开关控制电路的第一控制输出端，发光二极管LED1的正极与电阻R16之间的公共连接点作为开关控制电路的第二控制输出端。
3.根据权利要求2所述电力低压直流供电***，其特征在于：所述保护检测电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、三极管Q3、三极管Q2；其中，电阻R4为压敏电阻；
电阻R4的一端连接于电阻R3和感应取电模块的输出端之间的公共连接点，电阻R4的另一端通过电阻R5接地，电阻R4和电阻R5的公共连接点通过电阻R6连接于三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极通过电阻R9接地，三极管Q3的基极通过电阻R8接地，三极管Q3的集电极连接于三极管Q2的基极，三极管Q2的基极通过电阻R7连接于电阻R3和压敏电阻R4之间的公共连接点，三极管Q2的发射极连接于PMOS管Q1的源极，三极管Q2的集电极作为保护检测电路的控制输出端，三极管Q2为P型三极管。
4.根据权利要求2所述电力低压直流供电***，其特征在于：锂电池供电开关电路包括可控硅Q7、电阻R17、PMOS管Q5以及二极管D2；
可控硅Q7的正极作为锂电池供电开关电路的输入端连接于锂电池BAT的正极，可控硅Q7的负极通过电阻R17连接于PMOS管Q5的源极，PMOS管Q5的漏极连接于二极管D2的正极，二极管D2的负极作为锂电池供电开关电路的输出端，可控硅Q7的控制极连接于电阻R18的一端，电阻R18的另一端作为锂电池供电开关电路的第一控制端，PMOS管Q5的栅极作为锂电池供电开关电路的第二控制端。
5.根据权利要求1所述电力低压直流供电***，其特征在于：所述感应取电模块包括电流互感器CT1、滤波保护电路、整流电路Z1以及RC滤波电路；
电流互感器CT1设置于电缆，电流互感器CT1输出绕组的同名端连接于滤波保护电路的输入端，滤波保护电路的输出端连接于整流电路的正输入端，电流互感器CT1输出绕组的异名端接地，整流电路Z1的负输入端接地，整流电路Z1的正输出端连接于RC滤波电路的输入端，RC滤波电路的输出端为感应取电模块的输出端，整流电路Z1的负输出端接地。
6.根据权利要求5所述电力低压直流供电***，其特征在于：所述滤波保护电路包括双向瞬态二极管TVS1、电容C1、电容C2、电感L1、压敏电阻DVR以及电阻R1；
电感L1的一端连接于电流互感器的输出绕组的同名端，电感L1的另一端作为通过电容C2接地，电感L1和电容C2之间的公共连接点作为滤波保护电路的输出端，电感L1和电流互感器的输出绕组的同名端之间的公共连接点通过双向瞬态二极管TVS1接地，电感L1和电流互感器的输出绕组的同名端之间的公共连接点通过电容C1接地，电感L1和电容C2之间的公共连接点通过压敏电阻DVR接地，电感L1和电容C2之间的公共连接点通过电阻R1接地。
7.根据权利要求1所述电力低压直流供电***，其特征在于：所述电池管理芯片为CN3768芯片及其***电路。
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| CN202223216937.1U CN218569833U (zh) | 2022-11-30 | 2022-11-30 | 电力低压直流供电*** |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN118131111A (zh) * | 2024-05-06 | 2024-06-04 | 云南电网有限责任公司 | 一种互感器误差特性的在线监测装置、方法、终端及存储介质 |
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2022
- 2022-11-30 CN CN202223216937.1U patent/CN218569833U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118131111A (zh) * | 2024-05-06 | 2024-06-04 | 云南电网有限责任公司 | 一种互感器误差特性的在线监测装置、方法、终端及存储介质 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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