电源模块启动电路的制作方法

[0001]
本实用新型涉及到电池领域，特别是涉及到一种电源模块启动电路。


背景技术：

[0002]
户用储能系统需要具备黑启动功能，能在较宽电压范围(200v～1000v)内可靠控制电源模块的启停，目前，通常使用体积较大的手动开关来控制电源模块的启停，由于手动开关属于机械部件，经过一定时间的使用后，开关触点具有一定程度的损伤，且开关触点的耐压性较低，当系统电压较高时，开关触点更易损坏，导致了手动开关需要频繁进行更换，储能系统维护成本大。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型的主要目的为提供一种电源模块启动电路，以解决储能系统维护成本大的问题。
[0004]
本实用新型的技术方案为：
[0005]
一种电源模块启动电路，连接一电源模块，包括供电模块、第一开关电路、控制电路和触发电路；电源模块、第一开关电路和供电模块首尾依次串联设置；触发电路的两个电源输入端与供电模块的正负极对应电连接；触发电路设有第一信号输出端和第二信号输入端；第一开关电路设有第三信号输入端；触发电路的第一信号输出端与第一开关电路的第三信号输入端连接；控制电路的两个电源输入端与电源模块的正负极输出端对应电连接；控制电路设有第四信号输出端，第四信号输出端与触发电路的第二信号输入端连接。
[0006]
进一步地，第一开关电路是mos管。
[0007]
作为另一种技术方案，第一开关电路是igbt。
[0008]
进一步地，控制电路为bms控制模块。
[0009]
进一步地，触发电路包括触发按键、第二开关电路和ldo；触发按键与ldo串联设置；触发按键的一端与供电模块的正极电连接，ldo的一端与供电模块的负极电连接；第二开关电路与触发按键并联设置；第一信号输出端设在ldo上；第二信号输入端设在第二开关电路上；触发按键为复位按钮。
[0010]
进一步地，第二开关电路为继电器。
[0011]
进一步地，触发电路还包括第一光电耦合器；第一光电耦合器包括发光二极管和晶体管；发光二极管的正极与触发按键连接，负极与ldo连接；晶体管设有第五信号输入端和第六信号输出端；控制电路设有第七信号输出端和第八信号输入端；第五信号输入端与第七信号输出端连接；第六信号输出端与第八信号输入端连接。
[0012]
进一步地，触发电路还包括延时电路和与门电路；延时电路设有第九信号输入端和第十信号输出端；与门电路设有第十一信号输入端、第十二信号输入端和第十三信号输出端；ldo的第一信号输出端与第九信号输入端和第十一信号输入端连接；第十信号输出端与第十二信号输入端连接；第十三信号输出端与第一开关电路的第三信号输入端连接；ldo
的电压输出端vcc与与门电路的正极电源输入端连接。
[0013]
进一步地，触发电路还包括限流电阻r1；限流电阻r1一端与供电模块的正极电连接，另一端与触发按键、第二开关电路电连接。
[0014]
进一步地，限流电阻r1的电阻值为：其中v
bat_min
为供电模块的最低工作电压；v
cc
为ldo的输出电压；i
ldo_min
为ldo所需要的最小电流。
[0015]
本实用新型提供一种电源模块启动电路，用于控制电源模块的启动，连接一电源模块，包括供电模块、第一开关电路、控制电路和触发电路。其中第一开关电路的开断控制电源模块的启停，触发电路通过持续发送高电平信号到第一开关电路从而控制第一开关电路的持续导通，控制电路通过发送信号至触发电路控制触发电路的导通，进而使触发电路可以持续发送高电平信号控制第一开关电路导通，进而控制电源模块处于工作状态。本实用新型取消采用体积大的手动开关来控制电源模块的启停，而是通过采用第一开关电路的开断来控制电源模块的启停，而第一开关电路的开断由触发电路和控制电路结合控制。由于取消了手动开关来控制电源模块的启停，解决了手动开关需要频繁更换导致储能系统维护成本大的问题，同时由于采用控制电路和触发电路来控制第一开关电路的开断，使得整个电源模块启动电路更加可靠。
附图说明
[0016]
图1为本实用新型实施例一的电源模块启动电路的电路原理图；
[0017]
图2为本实用新型实施例二的电源模块启动电路的电路原理图；
[0018]
图3为本实用新型实施例三的电源模块启动电路的电路原理图；
[0019]
图4为本实用新型实施例四的电源模块启动电路的电路原理图。
[0020]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0021]
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0022]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。
[0023]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件
内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0024]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0025]
实施例一：
[0026]
参照图1，为本实用新型实施例一的电源模块启动电路的电路结构图。
[0027]
一种电源模块启动电路，连接一电源模块10，包括供电模块20、第一开关电路30、控制电路40和触发电路50；电源模块10、第一开关电路30和供电模块20首尾依次串联设置；触发电路50的两个电源输入端与供电模块20的正负极对应电连接；触发电路50设有第一信号输出端50a和第二信号输入端50b；第一开关电路30设有第三信号输入端30a；触发电路50的第一信号输出端50a与第一开关电路30的第三信号输入端30a连接；控制电路40的两个电源输入端与电源模块10的正负极输出端对应电连接；控制电路40设有第四信号输出端40a，第四信号输出端40a与触发电路50的第二信号输入端50b连接。
[0028]
本实施例的电源模块启动电路的工作原理为：供电模块20给电源模块10、控制电路40、第一开关电路30和触发电路50提供电源。第一开关电路30的开断控制电源模块10的启停，具体地，当第一开关电路30闭合时，电源模块10获电启动，当第一开关电路30断开时，电源模块10失电停止工作。当触发电路50被触发启动后，触发电路50通过第一信号输出端50a发送高电平信号到第一开关电路30的第三信号输入端30a从而控制第一开关电路30导通，进而控制电源模块10启动工作。电源模块10启动工作后，输入电源到控制电路40，控制电路40开始工作并发送信号至触发电路50控制触发电路50持续导通，使得触发电路50可以持续发送高电平信号给到第一开关电路30，进而控制电源模块10处于工作状态。本实用新型取消采用体积大的手动开关来控制电源模块10的启停，而是通过采用第一开关电路30的开断来控制电源模块10的启停，而第一开关电路30的开断由触发电路50和控制电路40结合控制。由于取消了手动开关来控制电源模块10的启停，解决了手动开关需要频繁更换导致储能系统维护成本大的问题，同时由于采用控制电路40和触发电路50来控制第一开关电路30的开断，使得整个电源模块启动电路更加可靠。
[0029]
在本实施例中，第一开关电路30是mos管，mos管驱动功率很小，开关速度快，且由于mos管本身具备的高集成性、灵活性和稳定性，采用mos管作为本实用新型的开关元件使得本实用新型的电源模块启动电路具备更高的可靠性和稳定性。在其他实施例中，第一开关电路30可以是igbt，igbt(insulated gate bipolar transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由bjt(双极型三极管)和mos(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,igbt兼有mos管的高输入阻抗和gtr的低导通压降两方面的优点，而且igbt具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点，也是作为本实用新型的电源模块启动电路的优选的开关元件。
[0030]
实施例二：
[0031]
参照图2，为本实施例的电源模块启动电路的电路原理图，本实施例为在实施例一的基础上进一步改进的电源模块启动电路。在本实施例中，触发电路50包括触发按键51、第二开关电路52和ldo53；触发按键51与ldo53串联设置；触发按键51的一端与供电模块20的正极电连接，ldo53的一端与供电模块20的负极电连接；第二开关电路52与触发按键51并联设置；第一信号输出端50a设在ldo53上；第二信号输入端50b设在第二开关电路52上；触发按键51为复位按钮。
[0032]
ldo即low dropout regulator，是一种低压差线性稳压器，使用在其饱和区域内运行的晶体管或场效应管(fet)，从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压。在本实施例中，触发按键51为复位按钮，具有体积小、成本低且只需要过弱信号就可以被导通的优点。
[0033]
本实施例的电源模块启动电路的工作原理为：按下触发按键51，ldo53获得供电并开始工作，ldo53上的第一信号输出端50a输出高电平信号s1给到第一开关电路30的第三信号输入端30a，将第一开关电路30导通，电源模块10开始工作；当电源模块10工作后，输出24v电源给控制电路40，控制电路40获得供电并开始工作后，则通过第四信号输出端40a输出信号s4给到第二信号输入端50b，使第二开关电路52导通，即便是触发按键51复位断开，也能维持ldo53的供电，最终维持电源模块10继续工作，整个储能系统进入正常工作模式。
[0034]
本实施例中的电源模块10采用dc/dc电源模块，供电模块20为供电电压在200v到1000v范围内的电池，控制电路40采用bms控制模块。dc/dc电源模块具有小体积、高可靠性、输出稳压，高性价比的优势，同时具有多种输入、输出电压，并且内置输入滤波器，具有低电磁兼容特性，因此dc/dc电源模块在电气领域中被广泛应用。使用bms控制模块作为本实用新型的控制电路40，使得本实用新型的电源模块启动电路具有智能化管理及维护各个电池单元、防止电池出现过充电和过放电、延长电池的使用寿命、监控电池状态的功能。
[0035]
进一步地，bms控制模块可以通过检测供电模块20的充放电情况对整个电源模块启动电路进行控制，具体地，当bms控制模块检测到供电模块20的输出电压不在正常范围内等情况，bms控制模块输出相应信号控制第二开关电路52的关断，从而截断ldo53的导通，最终控制dc/dc电源模块停止工作，保护整个储能系统。
[0036]
在本实施例中，第二开关电路52为继电器。继电器是具有隔离功能的自动开关元件，因此在本实用新型中，使用继电器作为第二开关电路52，可以在本实用新型的电源模块启动电路中起自动调节、安全保护、转换电路等作用。在其他实施例中，第二开关电路52还可以为光耦器件，具体地，光耦器件中的发光管的正极与bms控制模块的第四信号输出端40a连接，负极与bms控制模块上的一个信号输入端连接，光耦器件中的受光器一端与供电模块20的正极电连接，另一端与ldo53连接，当发光管接收来自bms控制模块的高电平信号之后导通发光，受光器被发光管导通，因此导通ldo53，最终给电源模块10供电，电源模块10启动工作。
[0037]
以往采用手动开关来控制电源模块10的启停，这样容易造成当手动开关忘记断开时，供电模块20的电量被耗空。本实施例采用bms控制模块作为控制电路40，可以通过检测整个电源模块启动电路的状态来自动控制第一开关电路30的开断，避免了因忘记关断第一开关电路30导致供电模块20的电量被耗空的情况，同时采用耗电量小的mos管作为开关元件来控制电源模块10的启停，采用功耗低、可长时间待机工作的的ldo53来控制第一开关电
路30的开断，进一步减少了整个电源模块启动电路的耗能。
[0038]
实施例三：
[0039]
参照图3，为本实施例的电源模块启动电路的电路原理图，本实施例为在实施例二的基础上进一步改进的电源模块启动电路。在本实施例中，触发电路50还包括第一光电耦合器54；第一光电耦合器54包括发光二极管541和晶体管542；发光二极管541的正极与触发按键51连接，负极与ldo53连接；晶体管542设有第五信号输入端50c和第六信号输出端50d；bms控制模块设有第七信号输出端40b和第八信号输入端40c；第五信号输入端50c与第七信号输出端40b连接；第六信号输出端50d与第八信号输入端40c连接。
[0040]
本实施例的电源模块启动电路的工作原理为：按下触发按键51，第一光电耦合器54的发光二极管541被导通，ldo53工作，ldo53上的第一信号输出端50a输出高电平信号s1给到第一开关电路30的第三信号输入端30a，将第一开关电路30导通，dc/dc电源模块开始工作；当dc/dc电源模块工作后，输出24v电源给bms控制模块，bms控制模块获得供电并工作后，通过第七信号输出端40b输出高电平检测信号s3给到晶体管542上的第五信号输入端50c，由于第一光电耦合器54的发光二极管541被导通，发光二极管541驱动晶体管542导通，因此高电平检测信号s3通过晶体管542到达第六信号输出端50d后被将拉低为地电平，通过第六信号输出端50d发出到达bms控制模块的第八信号输入端40c，当bms控制模块检测到检测信号s5发生电平高低的改变后，从而确认第一光电耦合器54正常工作，进而输出信号s2，使第二开关电路52导通，即便是触发按键51断开，也能维持ldo53的供电，最终维持电源模块10继续工作，整个储能系统进入正常工作模式。
[0041]
通过设置第一光电耦合器54以及与bms控制模块之间的信号连接，bms控制模块可以对ldo53的供电情况进行持续检测，确保ldo53的正常工作，再确认ldo53正常工作后，输出信号s2给到第二开关电路52，导通第二开关电路52从而维持dc/dc电源模块持续工作。在本实施例中，bms控制模块确认检测信号s3能够稳定持续3s后才输出信号s2，这样可以确保ldo53在正常导通工作一定时间后才输出信号s2给到第二开关电路52，最终维持dc/dc电源模块的工作，避免因误触发触发按键51而启动并维持dc/dc电源模块的工作，提高了本实用新型电源模块启动电路的可靠性和安全性。
[0042]
实施例四：
[0043]
参照图4，为本实施例的电源模块启动电路的电路原理图，本实施例为在实施例三的基础上进一步改进的电源模块启动电路。在本实施例中，触发电路50还包括延时电路55和与门电路56；延时电路55设有第九信号输入端50e和第十信号输出端50f；与门电路56设有第十一信号输入端50g、第十二信号输入端50h和第十三信号输出端50i；ldo53的第一信号输出端50a与第九信号输入端50e和第十一信号输入端50g连接；第十信号输出端50f与第十二信号输入端50h连接；第十三信号输出端50i与第一开关电路30的第三信号输入端30a连接。与门电路56的一个电源输入端与ldo53的电压输出端vcc电连接，另一个电源输入端与供电模块20的负极电连接，ldo53输出电源vcc给与门电路56供电；延时电路55的一个电源输入端与供电模块20的负极电连接。
[0044]
本实施例的电源模块启动电路的工作原理为：按下触发按键51，第一光电耦合器54的发光二极管541被导通，ldo53工作，输出vcc给与门电路56供电，同时通过第一信号输出端50a与第九信号输入端50e的连接，输出高电平信号s1给到延时电路55，以及通过第一
信号输出端50a与第十一信号输入端50g的连接，输出高电平信号s1给到与门电路56。然后延时电路55通过第十信号输出端50f与第十二信号输入端50h的连接输出高电平信号s4给到与门电路56，与门电路56进行逻辑与运算，并输出高电平信号s5，驱动第一开关电路30导通，dc/dc电源模块开始工作；当dc/dc电源模块工作后，输出24v电源给bms控制模块，bms控制模块获电工作后，通过第七信号输出端40b输出高电平检测信号s3给到晶体管542上的第五信号输入端50c，由于发光二极管541被导通，发光二极管541驱晶体管542导通，因此高电平检测信号s3通过晶体管542到达第六信号输出端50d后被拉低为地电平，并通过第六信号输出端50d发出到达bms控制模块的第八信号输入端40c，当bms控制模块检测到信号s3发生电平高低的改变后，从而确认第一光电耦合器54正常工作后则输出信号s2，使第二开关电路52导通，即便是触发按键51断开，也能维持ldo53的供电，最终维持电源模块10继续工作，整个储能系统进入正常工作模式。
[0045]
本实用新型在电源模块启动电路中增加了延时电路55和与门电路56，通过对输出信号s4进行了延时设置，保证在确认ldo53导通一段时间后，才对第一开关电路30进行导通，这样可以防止触发按键51被误触发导致dc/dc电源模块的误启动，对整个储能系统提供了安全保障，提高了本实用新型电源模块启动电路的可靠性和安全性。在本实施例中，为确保电路运行的可靠性，信号s4的电压上升时间比信号s1延迟不低于10ms。
[0046]
在本实施例中，触发电路50还包括限流电阻r1；限流电阻r1一端与供电模块20的正极电连接，另一端与触发按键51、第二开关电路52电连接。
[0047]
在本实用新型中设置限流电阻r1可以为电源模块启动电路提供符合要求的驱动电流，具体地，限流电阻r1的电阻值为：其中v
bat_min
为供电模块的最低工作电压；v
cc
为ldo的输出电压；i
ldo_min
为ldo所需要的最小电流。
[0048]
本实用新型提供了一种电源模块启动电路，可以可靠控制电源模块10的启停，解决了手动开关需要频繁更换导致储能系统维护成本大的问题，同时由于采用控制电路40和触发电路50来控制第一开关电路30的开断，使得整个电源模块启动电路更加可靠。
[0049]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。