本實(shí)用新型專利技術(shù)提供了一種基于超級(jí)電容的后備電源，其特征在于，所述后備電源包括：超級(jí)電容(10)、充電模塊(11)、開(kāi)關(guān)電路(12)、電壓采集模塊(13)、單片機(jī)(14)、電壓轉(zhuǎn)換模塊(15)以及供電節(jié)點(diǎn)(16)。本實(shí)用新型專利技術(shù)的后備電源可以適應(yīng)寬壓輸入范圍，輸入端出現(xiàn)一定程度的波動(dòng)時(shí)也不會(huì)影響輸出，還能得到一個(gè)穩(wěn)定的電壓輸出。超級(jí)電容供電在沒(méi)有外部供電進(jìn)行充電時(shí)，電壓為零，大大提高了電路的安全性能。并且超級(jí)電容的等效電阻很低，電容量大且內(nèi)阻小，使得超級(jí)電容可以有很高的尖峰電流，因此具有很高的比功率，高達(dá)蓄電池的50-100倍，使得超級(jí)電容非常適合于短時(shí)大功率的應(yīng)用場(chǎng)合。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及電源領(lǐng)域，具體涉及一種基于超級(jí)電容的后備電源。
技術(shù)介紹
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)社會(huì)對(duì)電能的需求日益增加，同時(shí)對(duì)電能質(zhì)量以及供電安全性的要求越來(lái)越高。例如，在銀行、通信、工業(yè)生產(chǎn)等各行業(yè)中，供電故障將有可能帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。特別是隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)據(jù)安全已經(jīng)成為各行業(yè)普遍關(guān)注的問(wèn)題。使用后備電源是確保用電設(shè)備安全性，以及數(shù)據(jù)安全性的重要方法之一。目前所采用的后備電源主要有兩種，一種是基于鉛酸蓄電池的后備電源，這種后備電源的儲(chǔ)能單元是鉛酸蓄電池，通過(guò)對(duì)鉛酸蓄電池進(jìn)行充放電，來(lái)實(shí)現(xiàn)外部供電中斷時(shí)的不間斷供電。一種是基于鋰電池的后備電源，這種后備電源的儲(chǔ)能單元是鋰電池，通過(guò)對(duì)鉛鋰電池進(jìn)行充放電，來(lái)實(shí)現(xiàn)外部供電中斷時(shí)的不間斷供電。但是，基于鉛蓄電池的后備電源具有諸多缺點(diǎn)，具體包括：1、鉛酸蓄電池壽命無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，通常鉛酸蓄電池在三年時(shí)就出現(xiàn)了嚴(yán)重的劣化。2、對(duì)于鉛酸蓄電池的運(yùn)行情況、性能狀況不明，對(duì)于鉛酸蓄電池內(nèi)部性能參數(shù)，例如電池的內(nèi)阻、當(dāng)前的剩余容量都無(wú)法十分清楚地了解。3、單體電池之間不均衡，鉛酸蓄電池組在實(shí)際運(yùn)行中存在單體電池之間充電電壓、或內(nèi)阻等差異較大的情況。4、鉛酸蓄電池終止壽命無(wú)法提前判斷以及鉛酸蓄電池的更換缺乏科學(xué)的依據(jù)。5、后備電源不工作時(shí)，鉛酸蓄電池始終是帶電的，安全性能不高。基于鋰電池的后備電源也有很多劣勢(shì)。具體而言，鋰電池存在安全隱患，鋰離子、有機(jī)電解質(zhì)，其本身有易燃、易爆性；鋰電池充電時(shí)間長(zhǎng)，使用不方便。并且鋰電池的使用壽命短。因此，目前所使用的后備電源都存在著諸多不足之處，難以滿足人們對(duì)后備電源的需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有后備電源所存在的問(wèn)題，本技術(shù)的目的是提供一種安全性高、使用壽命長(zhǎng)、充電時(shí)間短的后備電源。具體而言，本技術(shù)提供一種基于超級(jí)電容的后備電源，其特征在于，所述后備電源包括：超級(jí)電容、充電模塊、開(kāi)關(guān)電路、電壓采集模塊、單片機(jī)、電壓轉(zhuǎn)換模塊以及供電節(jié)點(diǎn)，外部供電輸入分別與所述充電模塊和所述供電節(jié)點(diǎn)相連；所述充電模塊與所述超級(jí)電容相連接，用以對(duì)所述超級(jí)電容充電；所述電壓采集模塊采集所述外部供電輸入的輸入電壓；所述單片機(jī)與所述電壓采集模塊相連并對(duì)所述電壓采集模塊進(jìn)行控制；所述超級(jí)電容經(jīng)所述開(kāi)關(guān)電路與所述供電節(jié)點(diǎn)相連，所述單片機(jī)與所述開(kāi)關(guān)電路相連；所述供電節(jié)點(diǎn)將來(lái)自所述外部供電輸入或所述超級(jí)電容的輸入轉(zhuǎn)送至所述電壓轉(zhuǎn)換模塊；所述電壓轉(zhuǎn)換模塊對(duì)其所接收到的供電電壓進(jìn)行DC/DC轉(zhuǎn)換并輸出。進(jìn)一步地，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸入為9—36V寬輸入電壓，輸出為12V。進(jìn)一步地，所述開(kāi)關(guān)電路為MOS管開(kāi)關(guān)電路。進(jìn)一步地，所述充電模塊包括LM25085芯片。超級(jí)電容是一種介于電池和靜電電容器之間的儲(chǔ)能元件，具有比靜電電容器高得多的能量密度和比電池高得多的功率密度，不僅適合與作短時(shí)間的功率輸出源，而且還可利用它比功率高、比能量大、一次儲(chǔ)能多等優(yōu)點(diǎn)。此外，超級(jí)電容器具有優(yōu)良的脈沖充電性能和大容量?jī)?chǔ)能性能，因其存儲(chǔ)能量大，質(zhì)量輕，可多次充電而成為一種新型的儲(chǔ)能裝置，近年來(lái)受到科學(xué)研究人員的廣泛重視。由于超級(jí)電容不工作時(shí)電壓為零，相比于以其他單元作為儲(chǔ)能單元的后備電源大大提高了安全性能。同時(shí)相對(duì)來(lái)說(shuō)，對(duì)工作環(huán)境的適應(yīng)范圍更廣，可以適應(yīng)低溫工作環(huán)境。所以超級(jí)電容后備電源具有更良好的性能。有益效果1、寬壓輸入范圍使得整個(gè)后備電源的應(yīng)用范圍比較寬，9V-36V間的輸入電壓都符合條件，因此輸入端出現(xiàn)一定程度的波動(dòng)時(shí)，也不會(huì)影響輸出，還能得到一個(gè)穩(wěn)定的電壓輸出。2、寬壓輸入范圍使得在超級(jí)電容供電時(shí)，相對(duì)外部供電時(shí)有一個(gè)壓差，但是也能得到一個(gè)穩(wěn)定的12V電壓輸出，保證了穩(wěn)定的電壓輸出。3、超級(jí)電容供電在沒(méi)有外部供電進(jìn)行充電時(shí)，電壓為零，大大提高了電路的安全性能。4、外部軟件對(duì)超級(jí)電容進(jìn)行監(jiān)控，檢測(cè)超級(jí)電容是否正常工作。5、超級(jí)電容的等效電阻很低，電容量大且內(nèi)阻小，使得超級(jí)電容可以有很高的尖峰電流，因此具有很高的比功率，高達(dá)蓄電池的50-100倍，使得超級(jí)電容非常適合于短時(shí)大功率的應(yīng)用場(chǎng)合。6、在我國(guó)北方的冬季，因氣溫過(guò)低，以蓄電池作為啟動(dòng)電源的重型卡車(chē)經(jīng)常難以啟動(dòng)，而超級(jí)電容擁有在-40-+70攝氏度溫度范圍內(nèi)正常工作的特性，可以為低溫啟動(dòng)提供優(yōu)異的解決方案，并可以起到保護(hù)蓄電池、延長(zhǎng)蓄電池使用壽命的作用。附圖說(shuō)明圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中所采用的基于超級(jí)電容的后備電源的結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式本技術(shù)一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。如圖1所示，該后備電源包括：超級(jí)電容10、充電模塊11、開(kāi)關(guān)電路12、電壓采集模塊13、單片機(jī)14、電壓轉(zhuǎn)換模塊15以及供電節(jié)點(diǎn)16。其中，開(kāi)關(guān)電路12采用MOS管開(kāi)關(guān)電路，電壓轉(zhuǎn)換模塊15采用9-36V寬輸入電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器。如圖1所示，外部供電輸入20分別與充電模塊11和供電節(jié)點(diǎn)16相連。即，外部供電輸入20進(jìn)入備用電源之后，分成兩路，經(jīng)充電模塊提供給超級(jí)電容，對(duì)超級(jí)電容進(jìn)行充電，另一路經(jīng)由供電節(jié)點(diǎn)提供給9-36V寬輸入電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器。正常情況下，外部供電輸入為用于給系統(tǒng)供電的直流電源。電壓采集模塊采集外部供電輸入的供電電壓，并且將所采集的電壓信號(hào)傳送給單片機(jī)，一旦外部供電輸入所輸入的電壓小于閾值，則單片機(jī)控制所述MOS開(kāi)關(guān)電路開(kāi)啟，進(jìn)而使超級(jí)電容放電，將超級(jí)電容的輸出提供給供電節(jié)點(diǎn)，供電節(jié)點(diǎn)繼而將超級(jí)電容的輸出提供給9-36V寬輸入電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器。9-36V寬輸入電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器將其所接收到的輸入轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的12V提供給輸出接口19。在本實(shí)施例中，所采用的充電模塊包括LM25085芯片。本技術(shù)的基于超級(jí)電容的新型后備電源，通常串接在工控機(jī)、工業(yè)平板電腦等一些重要設(shè)備的直流供電總線上。在外部供電中斷時(shí)，由超級(jí)電容對(duì)電路進(jìn)行供電，確保供電不中斷，防止供電中斷時(shí)造成的數(shù)據(jù)丟失。也就是說(shuō)，超級(jí)電容后備電源有兩種供電方式，一種是通過(guò)外部供電直接輸入到供電節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)一個(gè)9—36V寬輸入電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器得到一個(gè)穩(wěn)壓12V輸出，進(jìn)行供電。另一種模式是在外部電源供電中斷時(shí)，超級(jí)電容經(jīng)過(guò)一個(gè)MOS開(kāi)關(guān)電路進(jìn)入供電節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行供電。由于開(kāi)關(guān)電路中超級(jí)電容電壓相對(duì)外部供電電本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于超級(jí)電容的后備電源，其特征在于，所述后備電源包括：超級(jí)電容(10)、充電模塊(11)、開(kāi)關(guān)電路(12)、電壓采集模塊(13)、單片機(jī)(14)、電壓轉(zhuǎn)換模塊(15)以及供電節(jié)點(diǎn)(16)，外部供電輸入分別與所述充電模塊(11)和所述供電節(jié)點(diǎn)(16)相連；所述充電模塊(11)與所述超級(jí)電容(10)相連接，用以對(duì)所述超級(jí)電容充電；所述電壓采集模塊(13)采集所述外部供電輸入的輸入電壓；所述單片機(jī)(14)與所述電壓采集模塊(13)相連并對(duì)所述電壓采集模塊(13)進(jìn)行控制；所述超級(jí)電容(10)經(jīng)所述開(kāi)關(guān)電路與所述供電節(jié)點(diǎn)(16)相連，所述單片機(jī)(14)與所述開(kāi)關(guān)電路(12)相連；所述供電節(jié)點(diǎn)(16)將來(lái)自所述外部供電輸入或所述超級(jí)電容(10)的輸入轉(zhuǎn)送至所述電壓轉(zhuǎn)換模塊(15)；所述電壓轉(zhuǎn)換模塊(15)對(duì)其所接收到的供電電壓進(jìn)行DC/DC轉(zhuǎn)換并輸出。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于超級(jí)電容的后備電源，其特征在于，所述后備電源包括：
超級(jí)電容(10)、充電模塊(11)、開(kāi)關(guān)電路(12)、電壓采集模塊(13)、
單片機(jī)(14)、電壓轉(zhuǎn)換模塊(15)以及供電節(jié)點(diǎn)(16)，
外部供電輸入分別與所述充電模塊(11)和所述供電節(jié)點(diǎn)(16)相連；
所述充電模塊(11)與所述超級(jí)電容(10)相連接，用以對(duì)所述超級(jí)
電容充電；
所述電壓采集模塊(13)采集所述外部供電輸入的輸入電壓；
所述單片機(jī)(14)與所述電壓采集模塊(13)相連并對(duì)所述電壓采集
模塊(13)進(jìn)行控制；
所述超級(jí)電容(10)經(jīng)所述開(kāi)關(guān)電路與所述供電節(jié)點(diǎn)(16)相連，所
述單片機(jī)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張暉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：新源國(guó)宏科技北京有限公司，
類(lèi)型：新型
國(guó)別省市：北京;11
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