一种小型UPS电源 |
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| 申请号 | CN201610533836.7 | 申请日 | 2016-07-07 | 公开(公告)号 | CN105958634A | 公开(公告)日 | 2016-09-21 |
| 申请人 | 安徽超远信息技术有限公司; | 发明人 | 王炜; 王传根; 陈岩; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种小型UPS电源，包括AC/DC 开关 电源转换模 块 、充电管理模块、稳压输出模块、MCU主控模块和USART串行收发模块，其中：所述充电管理模块的输入端通过AC/DC 开关电源 转换模块与外部电源连接，其输出端通过稳压输出模块与上位工控机连接；所述MCU主控模块的控制端通过通用 串行总线 与充电管理模块的控制端连接，其通信端通过USART串行收发模块与上位工控机连接；该小型UPS电源具有体积小、一体化、抗干扰和可远程监测和控制电源等优点，适合大规模推广。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种小型UPS电源，其特征在于，包括AC/DC开关电源转换模块、充电管理模块、稳压输出模块、MCU主控模块和USART串行收发模块，其中：所述充电管理模块的输入端通过AC/DC开关电源转换模块与外部电源连接，其输出端通过稳压输出模块与上位工控机连接；所述MCU主控模块的控制端通过通用串行总线与充电管理模块的控制端连接，其通信端通过USART串行收发模块与上位工控机连接。 |
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| 说明书全文 | 一种小型UPS电源技术领域背景技术[0002] UPS电源是智能交通系统的关键设备，它为系统中的测速雷达、抓拍相机、3G模块等设备提供稳定的电源，为系统安全可靠的运行提供了有力的保障。在传统的智能交通系统设计中，为确保在系统突发性断电情况下设备和数据的安全，通常要为系统配备通用UPS电源防止意外停电，配备开关电源将220V交流转为5--24V不等的直流，从而造成整个系统体积庞大，箱体只能安放在路基上，且由于各设备的通信协议不统一，使用中状态监测较为不便，另外由于智能交通系统都是放置在户外长期工作，无人值守。系统中各设备的工作状态如不能通过设备的信息电路收集上传，则无法确保整个系统能安全稳定的长期运行。；因此需设计一种体积小、一体化、可远程监测和控制的UPS电源。 发明内容[0003] 本发明的目的在于提供一种小型UPS电源，以解决上述背景技术中提出的问题。 [0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种小型UPS电源，包括AC/DC开关电源转换模块、充电管理模块、稳压输出模块、MCU主控模块和USART串行收发模块，其中：所述充电管理模块的输入端通过AC/DC开关电源转换模块与外部电源连接，其输出端通过稳压输出模块与上位工控机连接；所述MCU主控模块的控制端通过通用串行总线与充电管理模块的控制端连接，其通信端通过USART串行收发模块与上位工控机连接。 [0005] 优选的，所述AC/DC开关电源转换模块的220VAC输入端还设有防雷保护电路。 [0006] 优选的，所述充电管理模块为由BQ24703电池充电器、备份电池及外围电路组成，所述BQ24703电池充电器的电源输入端通过AC/DC开关电源转换模块与外部电源连接，将外部市电转为5-24V不等的直流电源输出，其电池输入端与备份电池连接，以保证在外部输入供电消失时，能够快速切换到内部备份电池供电，实现无缝不间断供电。 [0007] 优选的，所述备份电池为锂离子电池，体积小。 [0008] 优选的，所述稳压输出模块包括LTC3780芯片及其外围电路，所述LTC3780芯片的输入端与充电管理模块连接，其输出端与上位工控机连接，为上位工控机提供稳定的12V电压，所述LTC3780芯片是性能优异、转换效率非常高的四开关同步BUCK-BOOST电路，使得工作时电路本身发热很小，且有利于提高内置电池的能量利用率。 [0009] 优选的，所述稳压输出模块还包括TPS5430DDA芯片及其外围电路，所述TPS5430DDA芯片的输入端与LTC3780芯片连接，其输出端与上位工控机连接，为上位工控机提供5V电压。 [0010] 优选的，所述MCU主控模块为由STC12C5A16S2芯片及其外围振荡电路组成的最小系统，所述STC12C5A16S2芯片的控制模块通过通用串行总线与充电管理模块的控制端连接，其通信端通过USART串行收发模块与上位工控机连接。 [0011] 优选的，所述USART串行收发模块为符合RS232通信协议和/或符合RS485通信协议的通信模块。 [0013] 本发明提供的一种小型UPS电源，相比现有技术具有以下优点：采用一体化、小型化设计，整个设备整合了UPS电源和开关电源的功能，有效的解决了目前存在的问题，由于整个系统体积明显减少，可将系统机箱安装在路边杆件上，安装使用更加灵活方便，效率高；同时具有良好的抗浪涌及环境适应性，能够在较严酷的供电环境与气候环境下稳定工作；此外，该小型UPS电源的智能控制出色，本地和远程都可实现对电源的监测和控制，在市电异常时，能触发系统正常退出和关机，保护重要数据的安全，并实时上传电源状态，及时将市电异常信息上传到后台，方便维护人员远程检测。附图说明 [0014] 图1为本发明的结构框图； [0015] 图2为AC/DC开关电源转换模块的电路结构原理图； [0016] 图3为充电管理模块的电路结构原理图； [0017] 图4为12V稳压输出模块电路结构原理图； [0018] 图5为5V稳压输出模块电路结构原理图； [0019] 图6为MCU主控模块的电路结构原理图； [0020] 图7为温度检测电路的电路结构原理图； [0021] 图8为符合RS232通信协议的USART串行收发模块的电路结构原理图； [0022] 图9为符合RS485通信协议的USART串行收发模块的电路结构原理图； 具体实施方式[0023] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0024] 请参阅图1，本发明提供一种小型UPS电源，包括AC/DC开关电源转换模块、充电管理模块、稳压输出模块、MCU主控模块和USART串行收发模块，其中： [0025] 如图2所示，AC/DC开关电源转换模块选用的是常见的反激式拓扑，电路成熟可靠，其电源输入端与市电电源连接，输出端与充电管理模块连接；为满足系统野外工作的要求，该AC/DC开关电源转换模块的220VAC输入端还设计了输入防雷保护电路，通过优化设计使本产品具有良好的抗浪涌性能，良好的输入适应性(宽电压输入范围)以及环境适应性，能够在较严酷的供电环境与气候环境下稳定工作； [0026] 如图3所示，所述充电管理模块是本发明实现UPS功能的核心，包括BQ24703电池充电器、锂离子电池及外围电路，其中，BQ24703电池充电器具有完善的电池充电控制与供电路径管理功能，其电源输入端与AC/DC开关电源转换模块的输出端连接，从而与市电电源连接，将外部市电转为5-24V不等的直流电源输出，其电池输入端与锂离子电池连接，可实现在外部输入供电消失时，快速切换到内部备份电池供电；此部分电路配合内置的锂离子电池实现了无缝不间断供电，在输入市电异常时，触发整机系统正常退出并关机，保护了重要数据，当供电正常时，能让系统自动恢复正常工作； [0027] 如图4、5所示，所述稳压输出模块包括LTC3780芯片、TPS5430DDA芯片及其外围电路，其中，LTC3780芯片是一种性能优异、转换效率非常高的四开关同步BUCK-BOOST电路，工作时电路本身发热很小，且有利于提高内置电池的能量利用率；LTC3780芯片的输入端与充电管理模块的输出端连接，其输出端能够输出12V电压，可直接与上位工控机连接，为上位工控机供电；为提供5V电压，LTC3780芯片的一输出端还可通过TPS5430DDA芯片与上位工控机连接，通过与高效的5V输出BUCK电路配合，实现同时输出12V和5V两路不同的电压，为智能交通系统的多种相关设备提供可靠的电源供给； [0028] 如图6所示，所述MCU主控模块为由STC12C5A16S2芯片及其外围振荡电路组成的最小系统，所述STC12C5A16S2芯片的控制端通过通用串行总线与充电管理模块的控制端连接，其通信端通过USART串行收发模块与上位工控机连接，其温度检测端还连接一如图7所示的温度检测电路，用于实时检测电源内部的温度，防止电源过热； |
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