[发明专利]后备电源模组管理单元

说明书

本发明公开了一种后备电源模组管理单元，属于电源管理领域，包括恒流恒压充电单元和升压单元，恒流恒压充电单元与升压单元连接。本发明减小了尺寸、成本和复杂性，可以实现充电模式和备份模式两种模式工作，保障系统的稳定性，同时实现了轻载高效，提升了超级电容模组的转换效率，实现了灵活配置超级电容器的效果。

技术领域

本发明涉及电源管理领域，更为具体的，涉及一种后备电源模组管理单元。

背景技术

在后备电源模组管理技术中，超级电容模组不但具备了超级电容单体的所有特性，同是还具备了可监控工作状态功能，能更好的实现免维护易保养的优点。超级电容模组的主要有如下用途：起重装置的电力平衡电源，可提供超大电流的电力；车辆启动电源，启动效率和可靠性都比传统的蓄电池高，可以全部或部分替代传统的蓄电池；车辆的牵引能源可以生产电动汽车、替代传统的内燃机、改造现有的无轨电车；军事上可保证坦克车、装甲车等战车的顺利启动(尤其是在寒冷的冬季)、作为激光武器的脉冲能源；此外还可用于其他机电设备的储能能源等。

超级电容模组充电速度快，充放电效率高，功率密度高，使用温度范围宽，可在-40℃～+65℃的温度范围内使用，超低温特性好，可工作于摄氏零下40℃的环境中，彻底免维护，不污染环境，绿色环保。但是，目前后备电源模组管理单元存在尺寸大、成本高和复杂性高的问题，在寒冷的室外条件下效率低，充电时间长且长时间不充电或放电容易损坏的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种后备电源模组管理单元，减小了尺寸、成本和复杂性，可以实现充电模式和备份模式两种模式工作，保障系统的稳定性，同时实现了轻载高效，提升了超级电容模组的转换效率，实现了灵活配置超级电容器的效果。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种后备电源模组管理单元，包括：恒流恒压充电单元和升压单元，恒流恒压充电单元与升压单元连接。

进一步地，所述恒流恒压充电单元包括第一电源端、第一使能端、第一开关输出端、场效应管Q1、场效应管Q2、振荡器和控制器；输入电压连接第一电源端，通过第一使能端检测输入电压是否高于阈值，第一开关输出端连接超级电容；第一使能端分别与振荡器和控制器连接，振荡器和控制器均与第一逻辑控制器连接，第一逻辑控制器与驱动器连接，驱动器分别与场效应管Q1、场效应管Q2连接，场效应管Q1、场效应管Q2均与第一开关输出端连接。

进一步地，所述恒流恒压充电单元还包括第一电流检测电阻RS1、电流限制检测器、第一逻辑控制器、脉宽调制/脉频调制模式检测器；

第一电流检测电阻RS1连接第一电源端和场效应管Q1的源极，第一电流检测电阻RS1上的电压变化对应电流的变化，第一电流检测电阻RS1上的电压信号经过电流限制检测器连接第一逻辑控制器，从而控制恒流恒压充电单元的最大电流；同时第一电流检测电阻RS1连上的电压也为脉宽调制/脉频调制模式检测器提供检测信号，当负载为轻载时转换为脉频调制模式，当负载较大时转换为脉宽调制模式，从而实现轻载高效功能。

进一步地，所述恒流恒压充电单元包括第一电压反馈端、第一误差放大器；外部的充电电压连接第一电压反馈端，第一电压反馈端连接第一误差放大器，第一误差放大器连接第一脉宽调制比较器，第一脉宽调制比较器连接第一逻辑控制器，从而形成电压环路实现恒压充电。

进一步地，所述恒流恒压充电单元还包括欠压和故障检测器、电流反馈端、电流传感器、斜坡补偿器、过零检测器；欠压和故障检测器连接第一逻辑控制器，第一逻辑控制器实现输出保护；同时，第一逻辑控制器还连接参考电压端提供基准；

外部的充电电流信号连接电流反馈端，电流反馈端连接电流传感器，电流传感器连接第一脉宽调制比较器，第一脉宽调制比较器连接第一逻辑控制器，从而形成电流环路实现恒流充电；

斜坡补偿器分别连接第一脉宽调制比较器和第一逻辑控制器，用于稳定系统；