專利名稱：隔離式直流供電系統及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種直流供電系統及方法，特別涉及一種利用蓄電單元將用電設備與電源適配器隔離的直流供電系統及方法。
背景技術：
各種直流供電系統中的浪涌現象主要由兩種原因產生外部原因和內部原因。其中，外部原因主要包括直接擊中交流電網或供電系統部件的直接雷擊和擊中附近大地并由電磁感應在交流電網或供電系統部件上感應出較高電流和電壓的間接雷擊。而內部原因主要是由于設備啟停、線路故障以及投切動作等原因產生的內部浪涌，例如在電源適配器的上電過程中會產生較大的浪涌電流。浪涌電流給用電設備帶來不利影響。特別是會給計算機、通訊等微電子設備以及一些精密儀表帶來致命的沖擊。
目前解決電路中浪涌現象的主要手段是采用交流過壓保護器和直流浪涌抑制器，即在交流變壓器的低壓側、基站交流配電箱的地零間加裝交流過壓保護器；在直流負載的電源輸入端加裝浪涌抑制器。交流過壓保護器主要包括氣體放電管(GDT)、齊納二極管(Zener diode)、金屬氧化物變阻二極管(MOV)以及瞬間電壓抑止器(TVS管)等，這類元件的電阻會隨電壓的升高而迅速降低，以便對瞬時過電流進行分流。
在電源適配器中為了減少浪涌電流，通常在在電路中串聯一個適當的負溫度系數熱敏電阻，其電阻值隨溫度升高而變小，將浪涌電流限制在可接受的范圍內。此外，還可以在電路中串聯一個電阻和開關的并聯組合，在上電時開關斷開，電阻連接到電路中起到限流作用，待浪涌電流過后再將電阻短路。
在上述結構中，用電設備與電源適配器直接連接，當浪涌電流較大或者防浪涌電路無法完全抑制浪涌電流時，部分浪涌電流仍然會進入用電設備，對其內的電子設備造成損壞。

發(fā)明內容
為了解決現有技術的用電設備與電源適配器直接連接，當浪涌電流較大或者防浪涌電路無法完全抑制浪涌電流時，部分浪涌電流仍然會進入用電設備對其內的元件造成損壞的技術問題，本發(fā)明提供了一種利用蓄電單元將用電設備與電源適配器隔離的直流供電系統和方法。
本發(fā)明解決現有技術的用電設備與電源適配器直接連接，當浪涌電流較大或者防浪涌電路無法完全抑制浪涌電流時，部分浪涌電流仍然會進入用電設備對其內的元件造成損壞的技術問題所采用的技術方案是提供一種直流供電系統，該直流供電系統包括多個蓄電單元、檢測及控制電路和直流輸出端，其中檢測及控制電路檢測多個蓄電單元的輸出電壓并根據預定的閾值電壓切換直流輸出端與多個蓄電單元之間的連接。
根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，多個蓄電單元中的第一蓄電單元與直流輸出端相連接，檢測及控制電路檢測第一蓄電單元的輸出電壓，并且在第一蓄電單元的輸出電壓低于閾值電壓時將直流輸出端連接到第二蓄電單元上。
根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，檢測及控制電路包括用于檢測多個蓄電單元的輸出電壓的檢測芯片；用于切換直流輸出端與多個蓄電單元之間連接的第一繼電器；用于響應檢測芯片的控制信號控制第一繼電器的單片機。
根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，直流供電系統系統還包括交流輸入端和與交流輸入端相連接的電源適配器，檢測及控制電路還將輸出電壓低于閾值電壓的蓄電單元連接到電源適配器。
根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，直流供電系統還包括用于切換電源適配器與多個蓄電單元之間連接的第二繼電器。
根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，當多個蓄電單元的輸出電壓均低于閾值電壓時，第一繼電器和第二繼電器將電源適配器連接到直流輸出端。
本發(fā)明解決現有技術的用電設備與電源適配器直接連接，當浪涌電流較大或者防浪涌電路無法完全抑制浪涌電流時，部分浪涌電流仍然會進入用電設備對其內的元件造成損壞的技術問題所采用的另一技術方案是提供一種隔離式供電方法，該供電方法包括a.將第一蓄電單元連接到直流輸出端；b.檢測第一蓄電單元的輸出電壓；c.當第一蓄電單元的輸出電壓低于預定的閾值電壓時，將直流輸出端切換為與第二蓄電單元連接。
根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，步驟c還包括將第一蓄電單元與電源適配器進行連接。
根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，該供電方法還包括步驟d檢測第二蓄電單元的輸出電壓，并當第二蓄電單元的輸出電壓低于閾值電壓時，將直流輸出端切換為與第一蓄電單元連接。
根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，該供電方法還包括步驟e當第一蓄電單元和第二蓄電單元的輸出電壓均低于閾值電壓時，將直流輸出端切換為與電源適配器連接。
當采用上述電路結構時，可以通過蓄電單元將電源適配器和用電設備進行物理隔離，使電源適配器的浪涌電流無法傳入用電設備，避免用電設備損壞。

圖1是本發(fā)明隔離式直流供電系統一實施例的示意框圖；圖2是本發(fā)明隔離式直流供電系統一實施例的電路圖。
具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
如圖1所示，圖1是本發(fā)明直流供電系統一實施例的示意框圖。在本發(fā)明的隔離式直流供電系統1中，電源適配器將經交流輸入端輸入的交流電通過降壓以及整流后轉換成預定電壓的直流電，并通過開關S1、S2為電池A和電池B進行選擇性供電。在電源適配器的輸出端和開關S1、S2之間連接有放電管和TVS管等防雷器件，以防止由于雷擊產生的浪涌電流損壞電池。其中，電池A和電池B中的一塊電池為儀表或其它用電設備供電。檢測及控制電路檢測電池A和電池B的輸出電壓，當為用電設備供電的電池的電壓小于預定的閾值電壓V0時，檢測及控制電路自動切換到由另一塊電池進行供電，而同時控制開關S1或開關S2連接電源適配器對電壓小于預定的閾值電壓V0的電池進行充電。而當電池A和電池B的電壓均低于閾值電壓V0時，由電源適配器直接為用電設備供電。
當采用上述電路結構時，由電源適配器為多個電池等蓄電單元進行充電，并由檢測及控制電路根據預定的閾值電壓和電池的輸出電壓選擇性控制不同的電池為用電設備供電，因而將用電設備與電源適配器隔離，當浪涌電流較大或者防浪涌電路無法完全抑制浪涌電流時僅會影響到電池，而不會影響后面的供電設備。
參照圖2，圖2是本發(fā)明隔離式直流供電系統一實施例的電路圖。在本實施例中，電源適配器(未圖示)經充電器端口J1提供12.6V的直流電。充電輸入端口J1連接有自恢復保險絲、氣體放電管(GDP)和瞬間電壓抑止器(TVS管)。兩個鋰離子電池(未圖示)分別經電池端口J2、J3進行充電或供電。繼電器K1控制電池端口J2、J3與充電器端口J1之間的連接，繼電器K2控制電池端口J2、J3與直流輸出端口J4的連接。該直流供電系統的工作過程如下例如，起始狀態(tài)時，繼電器K2將電池端口J2與直流輸出端口J4連接，由電池端口J2所連接的電池為直流輸出端口J4所連接的用電設備供電，而繼電器K1將電池端口J3與充電輸入端口J1相連接，由電源適配器為電池端口J3所連接的電池充電。芯片12F675檢測直流輸出端口J4兩端電壓，即，電池端口J2所連接的電池的輸出電壓。當檢測的輸出電壓低于閾值電壓9V時，芯片12F675向單片機發(fā)出控制信號，并由單片機通過三極管Q2控制繼電器K2吸合，連接電池端口J3與直流輸出端口J4，由電池端口J3所連接的電池為直流輸出端口J4所連接的用電設備供電。同時單片機通過三極管Q1控制繼電器K1吸合，連接電池端口J2與充電輸入端口J1相連接，由電源適配器為電池端口J2所連接的電池充電。如果電池端口J2、J3所連接的電池的輸出電壓均低于閾值電壓9V，則單片單片機通過控制繼電器K1、K2為一個電池供電，同時連接充電輸入端口J1與直流輸出端口J4，由電源適配器直接為用電設備供電。供電時，指示燈L4亮，電池端口J2供電時，指示燈L2亮，電池端口J3供電時，指示燈L3亮，電源適配器供電時，指示燈L1亮。
在上述實施例中，僅以兩個蓄電單元和繼電器為實施例，對本發(fā)明進行了示范性描述，但是本領域技術人員在不脫離本發(fā)明所保護的范圍和精神的情況下，可根據不同的實際需要設計出各種實施方式。例如，在供電系統中設置多個蓄電單元或利用可控硅等其它電控開關代替繼電器，并可以由此設計出其它類型的電路圖。
權利要求
1.一種直流供電系統，其特征在于所述直流供電系統包括多個蓄電單元、檢測及控制電路和直流輸出端，其中所述檢測及控制電路檢測所述多個蓄電單元的輸出電壓并根據預定的閾值電壓切換所述直流輸出端與所述多個蓄電單元之間的連接。
2.根據權利要求1所述的供電系統，其特征在于所述多個蓄電單元中的第一蓄電單元與所述直流輸出端相連接，所述檢測及控制電路檢測所述第一蓄電單元的輸出電壓，并且在所述第一蓄電單元的輸出電壓低于所述閾值電壓時將所述直流輸出端連接到第二蓄電單元上。
3.根據權利要求1或2所述的供電系統，其特征在于所述檢測及控制電路包括用于檢測所述多個蓄電單元的輸出電壓的檢測芯片；用于切換所述直流輸出端與所述多個蓄電單元之間連接的第一繼電器；用于響應所述檢測芯片的控制信號控制所述第一繼電器的單片機。
4.根據權利要求3所述的供電系統，其特征在于所述直流供電系統系統還包括交流輸入端和與所述交流輸入端相連接的電源適配器，所述檢測及控制電路還將輸出電壓低于所述閾值電壓的蓄電單元連接到所述電源適配器。
5.根據權利要求4所述的供電系統，其特征在于所述直流供電系統還包括用于切換所述電源適配器與所述多個蓄電單元之間連接的第二繼電器。
6.根據權利要求5所述的供電系統，其特征在于當所述多個蓄電單元的輸出電壓均低于所述閾值電壓時，所述第一繼電器和所述第二繼電器將所述電源適配器連接到所述直流輸出端。
7.一種隔離式供電方法，所述供電方法包括a.將第一蓄電單元連接到直流輸出端；b.檢測所述第一蓄電單元的輸出電壓；c.當所述第一蓄電單元的輸出電壓低于預定的閾值電壓時，將所述直流輸出端切換為與第二蓄電單元連接。
8.根據權利要求7所述的供電方法，其特征在于所述步驟c還包括將所述第一蓄電單元與電源適配器進行連接。
9.根據權利要求7或8任意一項所述的供電方法，其特征在于所述供電方法還包括步驟d檢測所述第二蓄電單元的輸出電壓，并當所述第二蓄電單元的輸出電壓低于所述閾值電壓時，將所述直流輸出端切換為與所述第一蓄電單元連接。
10.根據權利要求9所述的供電方法，其特征在于所述供電方法還包括步驟e當所述第一蓄電單元和所述第二蓄電單元的輸出電壓均低于所述閾值電壓時，將所述直流輸出端切換為與所述電源適配器連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種隔離式直流供電系統及方法，該直流供電系統包括多個蓄電單元、檢測及控制電路和直流輸出端，其中檢測及控制電路檢測多個蓄電單元的輸出電壓并根據預定的閾值電壓切換直流輸出端與多個蓄電單元之間的連接。通過采用上述電路結構，可以將電源適配器和用電設備進行物理隔離，使電源適配器的浪涌電流無法傳入用電設備，避免用電設備損壞。
文檔編號H02M3/00GK1983757SQ200510120658
公開日2007年6月20日 申請日期2005年12月16日 優(yōu)先權日2005年12月16日
發(fā)明者肖聰 申請人:深圳市建恒工業(yè)自控系統有限公司