專利名稱：一種野外在線監(jiān)測裝置的供電控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種供電系統(tǒng)，具體涉及一種野外在線監(jiān)測裝置的供電控制系統(tǒng)。
技術(shù)背景
電力系統(tǒng)中的很多電力設(shè)備安裝在戶外，有些甚至在高壓線路上。對這些電力設(shè)備進行在線監(jiān)測的裝置不可避免地要安裝在戶外，因此如何方便地給在線監(jiān)測裝置供電是亟待解決的問題。
太陽能供電電源分為充電管理和供電管理兩個部分。充電管理部分主要負責最大限度的利用太陽能來給電池充電，及管理電池組之間的充供電控制。供電管理部分主要負責前端各個數(shù)據(jù)采集通道的供電控制，以達到最優(yōu)化的利用電源，達到省電的目的。
現(xiàn)有的供電控制系統(tǒng)由于無法實現(xiàn)對每一個電力設(shè)備的供電系統(tǒng)進行單獨控制， 從而無法根據(jù)各個電力設(shè)備的用電需求調(diào)節(jié)供電量，造成了大量電能的浪費。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種野外在線監(jiān)測裝置的供電控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)對每一電路單獨可控，合理控制供電時間，以降低能耗，達到最優(yōu)化地電源利用。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種野外在線監(jiān)測裝置的供電控制系統(tǒng)，其包括
一控制單元，
一 GPRS模塊，通過一第一穩(wěn)壓電路與控制單元連接，接收控制單元的控制信號；
若干并聯(lián)連接的負載，各路負載上均設(shè)有一第二穩(wěn)壓電路，各第二穩(wěn)壓電路分別連接一隔離供電模塊，各隔離供電模塊連接至控制單元，接收控制單元的控制信號；各路并聯(lián)連接的負載連接至一隔離電源模塊，該隔離電源模塊與控制單元連接，接收控制單元的控制信號。
所述GPRS模塊傳輸數(shù)據(jù)時需要瞬時大電流，本發(fā)明采用兩個穩(wěn)壓芯片并聯(lián)連接， 并在穩(wěn)壓芯片的輸出端并聯(lián)大電容，以提供瞬間大電流。
所述隔離電源模塊包括依次連接的輸入穩(wěn)壓模塊，高頻驅(qū)動模塊，變壓器整流模塊和濾波模塊。
所述高頻驅(qū)動模塊包括
一第一驅(qū)動芯片和一第二驅(qū)動芯片，第一驅(qū)動芯片的1腳連接第一二極管的正極，第一二極管的負極連接第一驅(qū)動芯片的6腳，第一驅(qū)動芯片的8腳連接一第二二極管的正極，第二二極管的負極連接第一驅(qū)動芯片的6腳；第二驅(qū)動芯片的1腳連接一第三二極管的正極，第三二極管的負極連接第二驅(qū)動芯片的6腳，第二驅(qū)動芯片的8腳連接一第四二極管的正極，第四二極管的負極連接第二驅(qū)動芯片的6腳；
一第一電容和一第二電容，它們并聯(lián)連接后與第一驅(qū)動芯片的6腳和7腳相連接；
一第三電容和一第四電容，它們并聯(lián)連接后與第二驅(qū)動芯片的6腳和7腳相連接；
一第一電阻和一第二電阻，它們并聯(lián)連接后一端與第一驅(qū)動芯片的3、4腳連接， 另一端與第一驅(qū)動芯片的2腳、7腳相連接；
一第三電阻和一第四電阻，它們串聯(lián)連接后一端與第二驅(qū)動芯片的3、4腳和一三極管的集電極相連接，另一端連接至控制單元的端口，所述三極管的基極依次連接一第五電阻、一第五二極管和控制單元的端口，形成第二驅(qū)動芯片的工作控制電路。
所述變壓器整流模塊包括
一第一變壓器，其主線圈與所述高頻驅(qū)動模塊連接，其副線圈的二端分別連接一第六二極管和一第七二極管的正極，第六二極管和第七二極管的負極相互連接；
一第五電容，與第一變壓器的中性點連接，提供穩(wěn)壓電源；
一第二變壓器，其主線圈與所述高頻驅(qū)動模塊連接，其副線圈的二端分別連接一第八二極管和一第九二極管的正極，第八二極管和第九二極管的負極相互連接；
一第六電容，與第二變壓器的中性點連接，提供穩(wěn)壓電源；
所述第五電容和第六電容的正極相互連接。
所述隔離供電模塊包括
一穩(wěn)壓芯片電路，其包括一穩(wěn)壓芯片；
一光耦電路，所述光耦電路包括一光耦，其1腳與一第六電阻的一端連接，第六電阻的另一端與所述控制單元連接，并與一跳線連接，所述光耦的2腳和3腳接地，所述光耦的4腳與所述穩(wěn)壓芯片電路連接。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，通過控制單元單獨控制GPRS供電電路和隔離供電模塊，可以實現(xiàn)在外設(shè)工作時打開供電電源，而在非工作時間都處于斷電狀態(tài)，在達到電源的合理利用，保證最低能耗，以節(jié)約能源，也降低成本。


圖1是本發(fā)明所述的一種野外在線監(jiān)測裝置的供電控制系統(tǒng)在一種實施方式下的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明所述的一種野外在線監(jiān)測裝置的供電控制系統(tǒng)中GPRS模塊在一種實施方式下的供電電路圖。
圖3是本發(fā)明所述的一種野外在線監(jiān)測裝置的供電控制系統(tǒng)中輸入穩(wěn)壓模塊在一種實施方式下的電路圖。
圖4是本發(fā)明所述的一種野外在線監(jiān)測裝置的供電控制系統(tǒng)的隔離電源模塊中高頻驅(qū)動模塊、變壓器整流模塊和濾波模塊在一種實施方式下的電路圖。
圖5是本發(fā)明所述的一種野外在線監(jiān)測裝置的供電控制系統(tǒng)的隔離供電模塊在一種實施例方式中穩(wěn)壓芯片電路的電路圖。
圖6是本發(fā)明所述的一種野外在線監(jiān)測裝置的供電控制系統(tǒng)的隔離供電模塊在一種實施例方式中光耦電路的電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施例來對本發(fā)明所述的野外在線監(jiān)測裝置的供電控制系統(tǒng)做進一步的解釋說明。
如圖1所示，本實施例中的野外在線監(jiān)測裝置的供電控制系統(tǒng)包括控制單元 MCU ；GPRS模塊，通過第一穩(wěn)壓電路與控制單元MCU連接，接收控制單元MCU的控制信號；若干個并聯(lián)連接的負載，各路負載上均設(shè)有一第二穩(wěn)壓電路，各第二穩(wěn)壓電路分別連接一隔離供電模塊，各隔離供電模塊連接至控制單元MCU，接收控制單元MCU的控制信號；各路并聯(lián)連接的負載連接至一隔離電源模塊，該隔離電源模塊與控制單元MCU連接，接收控制單元的控制信號。在本實施例中，系統(tǒng)供電電壓為3. 7V，經(jīng)穩(wěn)壓電路以后給系統(tǒng)主控單片機系統(tǒng)供電，主控單片機分別控制GPRS模塊的供電電源和隔離供電電源。
圖2顯示了該野外在線監(jiān)測裝置的供電控制系統(tǒng)中GPRS模塊在一種實施方式下的供電電路圖。如圖2所示，GPRS模塊的供電電路為電學領(lǐng)域常用的供電電路，其包括電容 E500、E501、E502、E503、C500、C501，電阻 R500、R504、R505、R506、R507、R509、R510 和兩塊穩(wěn)壓芯片TPS7301QD U500、U501。其中，VDDIN為3. 7V電壓輸入端；電容E500、E501為輸入濾波電容，濾除輸入電源上的紋波；GPRS供電模塊包括控制端口 GPRS PwenEN和電阻 R500 ；電阻R504、R505和R506、R507分別形成電壓負反饋電路，使穩(wěn)壓芯片TPS7301的輸出電壓穩(wěn)定在4V ；電容C500、C501、E502、E503為輸出濾波電容，濾除輸出電源上的紋波； 電阻R509、R510為并聯(lián)輸出均流電阻，可根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)每一路電源的輸出電流。
由于GPRS模塊傳輸數(shù)據(jù)時的突發(fā)電流可達2A，傳輸數(shù)據(jù)平均電流為550mA，為了不使GPRS模塊在傳輸數(shù)據(jù)時，電源電壓被拉低，故本實施例中采用了兩個穩(wěn)壓芯片 TPS7301并聯(lián)外加并聯(lián)大電容的方法來為GPRS模塊提供瞬間大電流。在本實施例中，穩(wěn)壓芯片TPS7301最大可提供500mA的輸出電流，兩個并聯(lián)后可提供IA左右的輸出電流。在穩(wěn)壓芯片TPS7301的輸出端各并聯(lián)一個470uF的鉭電解電容(即電容E502、E503)來提供瞬間大電流。在PCB(印制電路板)布線時用短粗線引至GPRS模塊的電源管腳，這樣保證低 ESR(Equivalent Series Resistance，等效串聯(lián)電阻)連接。同時在GPRS電源管腳附近并聯(lián)0. IuF和IOnF的電容，來吸收電源線上的尖峰。
本技術(shù)方案中的隔離電源模塊用于產(chǎn)生隔離電源，防止外部干擾通過電源回路耦合至內(nèi)部系統(tǒng)供電電源上。該隔離電源模塊包括如圖3所示的輸入穩(wěn)壓模塊和如圖4所示的高頻驅(qū)動模塊1、變壓器整流模塊2和濾波模塊3，上述輸入穩(wěn)壓模塊、高頻驅(qū)動模塊1、變壓器整流模塊2和濾波模塊3依次連接。
本實施例中的輸入穩(wěn)壓模塊的電路圖如圖3所示，其電路結(jié)構(gòu)與上述GPRS模塊的供電電路基本相同，也為本領(lǐng)域內(nèi)的常用電路結(jié)構(gòu)，故在此不再贅述。
如圖4所示，高頻驅(qū)動模塊1包括兩個驅(qū)動芯片MAX253ESA U702和U703，二極管 D700、D701、D702、D703、D704,電容 E702、E703、C700、C701,電阻 R701、R702、R703、R704、 R705，三極管Q700。其中，驅(qū)動芯片MAX253ESAU702的1腳連接二極管D701的正極，二極管D701的負極連接驅(qū)動芯片MAX253ESA U702的6腳，驅(qū)動芯片MAX253ESA U702的8腳連接二極管D700的正極，二極管D700的負極連接驅(qū)動芯片MAX253ESA U702的6腳；驅(qū)動芯片MAX253ESA U703的1腳連接二極管D703的正極，二極管D703的負極連接驅(qū)動芯片 MAX253ESA U703的6腳，驅(qū)動芯片MAX253ESA U703的8腳連接二極管D702的正極，二極管D702的負極連接驅(qū)動芯片MAX253ESA U703的6腳；電容E702和電容C700并聯(lián)連接后與驅(qū)動芯片MAX253ESA U702的6腳和7腳相連接；電容E703和電容C701并聯(lián)連接后與第二驅(qū)動芯片MAX253ESAU703的6腳和7腳相連接；電阻R701和電阻R702并聯(lián)連接后一端與驅(qū)動芯片MAX253ESA U702的3、4腳連接，另一端與驅(qū)動芯片MAX253ESA U702的2腳、7 腳相連接；電阻R703和電阻R704串聯(lián)連接后一端與驅(qū)動芯片MAX253ESAU703的3、4腳和三極管Q700的集電極相連接，另一端連接至控制單元的端口，三極管Q700的基極依次連接電阻R705、二極管D704的負極和控制單元的端口，形成驅(qū)動芯片MAX253ESA U703的工作控制電路。
請繼續(xù)參閱圖4，二極管D700、D701、D702、D703為單向供電電路，當兩個驅(qū)動芯片 MAX253ESA的1腳輸出驅(qū)動脈沖時，分別通過二極管D703和D701為驅(qū)動芯片MAX253ESA的 6腳供電，當兩個驅(qū)動芯片MAX253ESA的8腳輸出驅(qū)動脈沖時，分別通過二極管D702和D700 為驅(qū)動芯片MAX253ESA的6腳供電。電容E702、E703、C700、C701為輸入濾波電容，用以濾除輸入電源上的紋波。電阻R702、R701為下拉電阻，控制驅(qū)動芯片MAX253ESA U702的工作狀態(tài)。電阻R703、R704、R705、三極管Q700、二極管D704和控制端ANA_PwrEN、VDDIN共同形成驅(qū)動芯片MAX253ESAU703的工作控制電路，當ANA_PwrEN為高電平時，三極管Q700導通，使驅(qū)動芯片MAX253ES U703的3腳、4腳為低電平，此時驅(qū)動芯片MAX253ES U703開始工作，當ANA_PwrEN為低電平時，驅(qū)動芯片MAX253ES U703進入休眠狀態(tài)。
如圖4所示，變壓器整流模塊2包括電解電容E704、E705，變壓器L700、L701，二極管D705、D706、D707和D708。其中，變壓器L700的主線圈連接至驅(qū)動芯片MAX253ESA U702 的1腳和8腳，副線圈的二端分別連接二極管D705和二極管D706的正極，二極管D705和二極管D706的負極相互連接；電容E704與變壓器L700的中性點連接，提供穩(wěn)壓電源；變壓器L701的主線圈連接至驅(qū)動芯片MAX253ESA U703的1腳和8腳，副線圈的二端分別連接二極管D707和二極管D708的正極，二極管D707和二極管D708的負極相互連接；電容E705 與變壓器L701的中性點連接，提供穩(wěn)壓電源；電容E704和電容E705的正極相互連接。
請繼續(xù)參閱圖4，圖4中電解電容E704、E705分別為兩個變壓器L700、L701的中性點提供穩(wěn)定電壓，兩個變壓器L700、L701均為隔離變壓器。當高頻驅(qū)動模塊中驅(qū)動芯片MAX253ESA U702的1腳輸出高電平，同時8腳輸出低電平時，電流由電解電容E704 的正極以及變壓器L700流入驅(qū)動芯片MAX253ESA U702的8腳，最終到地，此時變壓器 L700的副線圈電流經(jīng)二極管D706輸出，然后經(jīng)過負載流回。當高頻驅(qū)動模塊中驅(qū)動芯片 MAX253ESAU702的8腳輸出高電平，同時1腳輸出低電平時，電流由電解電容E704的正極以及變壓器L700流入驅(qū)動芯片MAX253ESA U702的1腳，最終到地，此時變壓器L700的副線圈電流經(jīng)二極管D705輸出，然后經(jīng)過負載流回。當驅(qū)動芯片MAX253ESA U702的1腳和 8腳交替輸出正負電平時，在變壓器整流模塊將會出現(xiàn)一整流后的直流電壓。
如圖4所示，濾波模塊3包括電解電容E708、E709、E710、E712、C704、C705,電阻 R712、R713，共模電感L702和瞬態(tài)抑制管D709。該濾波模塊的電容電感濾波的原理為通用原理，是本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的，故在此不再詳述。
本實施例中的隔離供電模塊包括穩(wěn)壓芯片電路和光耦電路。
圖5顯示了本實施例中的穩(wěn)壓芯片電路。如圖5所示，穩(wěn)壓芯片電路包括穩(wěn)壓芯片LM2931ACD U714、電阻R714、R716、R717，電容E711、C706、E713。該穩(wěn)壓芯片電路為本領(lǐng)域內(nèi)的常用穩(wěn)壓電路，故其工作原理此處不再詳述。
圖6顯示了本實施例中的光耦電路。如圖6所示，光耦電路包括數(shù)字光耦 TLP181-GB U705、電阻 R715、跳線 J700JUMP2。其中數(shù)字光耦 TLP181-GB U705 的 1 腳與電阻R715的一端連接，電阻R715的另一端與控制單元MCU連接，并與跳線J700JUMP2的一端連接，跳線J700JUMP2的另一端與電源端+3V3D連接，數(shù)字光耦TLP181-GB U705的2腳和 3腳接地，數(shù)字光耦TLP181-GB U705的4腳連接于穩(wěn)壓芯片電路的電阻R714和穩(wěn)壓芯片 LM2931ACD U714 之間。
請繼續(xù)參閱圖6，數(shù)字光耦TLP181-GB U705、電阻R715及控制端SNR_PwrEN、電源端+3V3D、輸出端Pwr_nEN，形成隔離供電電源工作控制電路，當控制端SNR_PwrEN為高電平時，數(shù)字光耦TLP181-GB U705導通，此時輸出端Pwr_nEN為低電平，穩(wěn)壓芯片UC931A⑶ U714正常工作；當控制端SNR_PwrEN為低電平時，數(shù)字光耦TLP181-GB U705截止，此時輸出端Pwr_nEN為高電平，穩(wěn)壓芯片UC931ACD U714休眠。
要注意的是，以上列舉的僅為本發(fā)明的具體實施例，顯然本發(fā)明不限于以上實施例，隨之有著許多的類似變化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員如果從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導出或聯(lián)想到的所有變形，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種野外在線監(jiān)測裝置的供電控制系統(tǒng)，其特征在于，包括 一控制單元，一 GPRS模塊，通過一第一穩(wěn)壓電路與控制單元連接，接收控制單元的控制信號； 若干并聯(lián)連接的負載，各路負載上均設(shè)有一第二穩(wěn)壓電路，各第二穩(wěn)壓電路分別連接一隔離供電模塊，各隔離供電模塊連接至控制單元，接收控制單元的控制信號；各路并聯(lián)連接的負載連接至一隔離電源模塊，該隔離電源模塊與控制單元連接，接收控制單元的控制信號；所述隔離電源模塊包括依次連接的輸入穩(wěn)壓模塊，高頻驅(qū)動模塊，變壓器整流模塊和濾波模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的野外在線監(jiān)測裝置的供電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述高頻驅(qū)動模塊包括一第一驅(qū)動芯片(U702)和一第二驅(qū)動芯片(U703)，第一驅(qū)動芯片(U702)的1腳連接第一二極管(D701)的正極，第一二極管(D701)的負極連接第一驅(qū)動芯片(U70》的6腳， 第一驅(qū)動芯片(U702)的8腳連接一第二二極管(D700)的正極，第二二極管(D700)的負極連接第一驅(qū)動芯片(U7(^)的6腳；第二驅(qū)動芯片(U70;3)的1腳連接一第三二極管(D703) 的正極，第三二極管(D703)的負極連接第二驅(qū)動芯片(U703)的6腳，第二驅(qū)動芯片(U703) 的8腳連接一第四二極管￠70 的正極，第四二極管￠70 的負極連接第二驅(qū)動芯片 (U703)的 6 腳；一第一電容(E702)和一第二電容(C700)，它們并聯(lián)連接后與第一驅(qū)動芯片(U702)的 6腳和7腳相連接；一第三電容(E703)和一第四電容(C701)，它們并聯(lián)連接后與第二驅(qū)動芯片(U703)的 6腳和7腳相連接；一第一電阻(R701)和一第二電阻(R702)，它們并聯(lián)連接后一端與第一驅(qū)動芯片 (U702)的3、4腳連接，另一端與第一驅(qū)動芯片(U702)的2腳、7腳相連接；一第三電阻(R703)和一第四電阻(R704)，它們串聯(lián)連接后一端與第二驅(qū)動芯片 (U703)的3、4腳和一三極管0^700)的集電極相連接，另一端連接至控制單元的端口，所述三極管0^700)的基極依次連接一第五電阻(R705)、一第五二極管(D704)和控制單元的端口，形成第二驅(qū)動芯片(U703)的工作控制電路。
3.如權(quán)利要求1所述的野外在線監(jiān)測裝置的供電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述變壓器整流模塊包括一第一變壓器(L700)，其主線圈與所述高頻驅(qū)動模塊連接，其副線圈的二端分別連接一第六二極管￠70 和一第七二極管(D706)的正極，第六二極管￠70 和第七二極管 (D706)的負極相互連接；一第五電容(E704)，與第一變壓器(L700)的中性點連接，提供穩(wěn)壓電源； 一第二變壓器(L701)，其主線圈與所述高頻驅(qū)動模塊連接，副線圈的二端分別連接一第八二極管(D707)和一第九二極管(D708)的正極，第八二極管(D707)和第九二極管 (D708)的負極相互連接；一第六電容(E705)，與第二變壓器(L701)的中性點連接，提供穩(wěn)壓電源； 所述第五電容(E704)和第六電容￠70 的正極相互連接。
4.如權(quán)利要求1所述的野外在線監(jiān)測裝置的供電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述隔離供電模塊包括一穩(wěn)壓芯片電路，其包括一穩(wěn)壓芯片(U714)；一光耦電路，所述光耦電路包括一光耦(U705)，其1腳與一第六電阻(R7M)的一端連接，第六電阻(R715)的另一端與所述控制單元連接，并與一跳線(JUMP2)連接，所述光耦 (U705)的2腳和3腳接地，所述光耦(U7(^)的4腳與所述穩(wěn)壓芯片電路連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種野外在線監(jiān)測裝置的供電控制系統(tǒng)，其包括一控制單元；一GPRS模塊，通過一第一穩(wěn)壓電路與控制單元連接，接收控制單元的控制信號；若干并聯(lián)連接的負載，各路負載上均設(shè)有一第二穩(wěn)壓電路，各第二穩(wěn)壓電路分別連接一隔離供電模塊，各隔離供電模塊連接至控制單元，接收控制單元的控制信號；各路并聯(lián)連接的負載連接至一隔離電源模塊，該隔離電源模塊與控制單元連接，接收控制單元的控制信號。
文檔編號G05B19/04GK102520626SQ20111042410
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者嚴英杰, 劉亞東, 崔榮花, 張衛(wèi)國, 楊衛(wèi)東, 江秀臣, 王磊, 白萬建, 盛戈皞, 陳靜 申請人:上海交通大學, 山東電力集團公司菏澤供電公司