一种安全性能高的携式交直流电源的制作方法

1.本实用新型涉及电源保护技术领域，具体是一种安全性能高的携式交直流电源。


背景技术：

2.随着科技不断的发展，电池已经融入到人们的生活中，成为日常生活中一种常见的储能装置，交直流电源为用电设备的运行带来便捷，同时为了使交直流电源便于携带，出现了一种便携式的交直流电源，但是目前携式交直流电源仍然容易因为操作不当或电路故障的缘故而导致电源出现短路过压等事故，传统的电源在安全保护过程中无法自恢复，导致出现故障便会停止电源供电，后续则需人为再次启动，而无法根据故障类型的不同进行不同的保护。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供一种安全性能高的携式交直流电源，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.依据本实用新型实施例中，提供一种安全性能高的携式交直流电源，该安全性能高的携式交直流电源包括：电源输入模块，储能电池模块，交流输出模块，直流输出模块，采样处理模块，定位模块，主控制模块，保护模块；
5.所述电源输入模块，用于输入和输出电能；
6.所述储能电池模块，与所述电源输入模块连接，用于存储所述电源输入模块输出的电能并输出；
7.所述交流输出模块，与所述储能电池模块连接，用于将所述储能电池模块输出的电能进行dc-ac变化；
8.所述直流输出模块，与所述储能电池模块连接，用于将所述储能电池模块输出的电能进行dc-dc变化；
9.所述采样处理模块，与所述交流输出模块和直流输出模块连接，用于对所述交流输出模块和直流输出模块进行信号调理单元短路检测、过流检测、欠压检测和过压检测，用于对检测的信号进行放大过滤和比较处理并输出参数信息；
10.所述定位模块，与所述主控制模块连接，用于提供定位信息；
11.所述主控制模块，用于接收所述采样处理模块输出的参数信息和定位模块输出的定位信息，用于通过内部软件系统进行分析计算并输出控制信息，用于控制各个模块的工作；
12.所述保护模块，与所述主控制模块连接，用于接收所述控制信息，与所述直流输出模块连接，用于对直流输出进行短路过流和欠压过压保护，与所述交流输出模块连接，用于对交流输出进行短路过流和欠压过压保护。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型安全性能高的携式交直流电源分别对交流输出模块和直流输出模块进行短路检测、过流检测、欠压检测和过压检
测，检测精度高，并且在出现短路、过流、欠压和过压故障时，主控制模块便控制保护模块对电源进行短路过流保护和欠压过压保护，通过主控制模块根据不同的故障信号检测继而控制不同保护功能的进行，并且对于过压欠压保护可在故障消失时自行恢复，短路过流保护则需重新上电恢复，并且具有定位模块，避免该携式交直流电源被偷或者丢失，提高携式交直流电源的安全性。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本实用新型实例提供的一种安全性能高的携式交直流电源的原理方框示意图。
16.图2为本实用新型实例提供的采样处理模块的示意图。
17.图3为本实用新型实例提供的信号调理单元的电路图。
18.图4为本实用新型实例提供的保护模块的电路图。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
20.实施例1：参见图1，本实用新型实施例提供一种安全性能高的携式交直流电源，该安全性能高的携式交直流电源包括：电源输入模块1，储能电池模块2，交流输出模块3，直流输出模块4，采样处理模块5，定位模块6，主控制模块7，保护模块8；
21.具体地，所述电源输入模块1，用于输入和输出电能；
22.储能电池模块2，与所述电源输入模块1连接，用于存储所述电源输入模块1输出的电能并输出；
23.交流输出模块3，与所述储能电池模块2连接，用于将所述储能电池模块2输出的电能进行dc-ac变化；
24.直流输出模块4，与所述储能电池模块2连接，用于将所述储能电池模块2输出的电能进行dc-dc变化；
25.采样处理模块5，与所述交流输出模块3和直流输出模块4连接，用于对所述交流输出模块3和直流输出模块4进行信号调理单元短路检测、过流检测、欠压检测和过压检测，用于对检测的信号进行放大过滤和比较处理并输出参数信息；
26.定位模块6，与所述主控制模块7连接，用于提供定位信息；
27.主控制模块7，用于接收所述采样处理模块5输出的参数信息和定位模块6输出的定位信息，用于通过内部软件系统进行分析计算并输出控制信息，用于控制各个模块的工作；
28.保护模块8，与所述主控制模块7连接，用于接收所述控制信息，与所述直流输出模块4连接，用于对直流输出进行短路过流和欠压过压保护，与所述交流输出模块3连接，用于对交流输出进行短路过流和欠压过压保护。
29.在具体实施例中，上述电源输入模块1为电源的输入端，在此不做赘述；上述储能电池模块2可采用储能电池检测电能的存储，在此不做赘述；上述交流输出模块3可采用逆变电路将输入直流电转换为交流电，在此不做赘述；上述直流输出模块4可采用电压调节电路进行dc-dc变化，在此不做赘述；上述定位模块6可采用，但并不限于北斗定位装置、gps定位装置等定位装置提供定位信息；上述采样模块可采用电阻分压电路和采样电阻分别实现对直流输出模块4输出电压和电流的检测，还可采用电压互感器和电流互感器分别对交流输出模块3的输出进行电压检测和电流检测，还可采用放大电路、滤波电路和比较电路对检测的参数进行处理并输出短路信息、过流信息、欠压信息和过压信息；所述主控制模块7可采用，但并不限于单片机、数字信号处理器等微控制装置实现对参数信息的计算分析；上述保护模块8可采用开关管控制直流电的输出，还可采用继电器k1的方式控制交流电的输出。
30.实施例2：在实施例1的基础上，请参阅图2和图3，在本实用新型所述的一种安全性能高的携式交直流电源的一个具体实施例中，所述采样处理模块5包括短路过流检测单元501，欠压过压检测单元502和信号调理单元503；
31.具体地，所述短路过流检测单元501，用于对所述交流输出模块3和直流输出模块4进行短路检测和过流检测；
32.欠压过压检测单元502，用于对所述交流输出模块3和直流输出模块4进行欠压检测和过压检测；
33.信号调理单元503，用于对所述短路过流检测单元501和欠压过压检测单元502输出的检测信号进行放大过滤和比较处理；
34.该短路过流检测单元501的输入端和欠压过压检测单元502的输入端均与所述交流输出模块3和直流输出模块4连接，短路过流检测单元501的输出端和欠压过压检测单元502输出端连接信号调理单元503的输入端，信号调理单元503的输出端连接所述主控制模块7。
35.在具体实施例中，上述短路过流检测单元501和欠压过压检测单元502中，对于直流电可采用电阻分压电路和采样电阻分别检测直流电的电压和电流，对于交流电可采用电压互感器和电流互感器分别检测交流电的电压和电流；上述信号调理单元503可采用放大电路、滤波电路和比较电路对检测的参数进行处理并输出短路信息、过流信息、欠压信息和过压信息。
36.进一步地，所述信号调理单元503包括放大器a1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第一电容c1；
37.具体地，所述放大器a1的同相端连接所述短路过流检测单元501的输出端，放大器a1的反相端连接第一电阻r1的一端和第二电阻r2的一端，第一电阻r1的另一端连接地端，第二电阻r2的另一端连接第三电阻r3的第一端和放大器a1的输出端，第三电阻r3的第二端连接第一电容c1的一端，第一电容c1的另一端接地。
38.进一步地，所述信号调理单元503还包括比较器a2、第四电阻r4、第五电阻r5、第一电源vcc1、第一二极管d1、第六电阻r6、第一光耦u2、第七电阻r7、第八电阻r8、第二电源
vcc2；所述主控制模块7包括第一控制器u1；
39.具体地，所述比较器a2的同相端连接所述第三电阻r3的第二端和第一二极管d1的阴极，比较器a2的反相端连接第五电阻r5的一端并通过第四电阻r4连接第一电源vcc1，第五电阻r5的另一端接地，比较器a2的输出端连接第一二极管d1的阳极并通过第六电阻r6连接第一光耦u2的第一端，第一光耦u2的第二端接地，第一光耦u2的第三端连接第八电阻r8的一端并通过第七电阻r7连接第二电源vcc2，第一光耦u2的第四端接地，第八电阻r8的另一端连接第一控制器u1的第一io端。
40.在具体实施例中，上述放大器a1可选用op07系列运算放大器a1；上述比较器a2可选用lm393比较器a2；上述第四电阻r4和第五电阻r5为短路阈值，当输入的比较器a2同相端的电压大于短路阈值则判断为短路，其中对于过流的判断和过压的判断与短路的判断原理相同，当输入的比较器a2同相端的电压大于过流阈值或过压阈值时则判断为过流或者过压，当输入的比较器a2同相端的电压小于欠压阈值时，则判断为欠压；上述第一光耦u2可选用6n137光电耦合器；上述第一控制器u1可选用stm32系列单片机。
41.实施例3：在实施例2的基础上，请参阅图4，在本实用新型所述的一种安全性能高的携式交直流电源的一个具体实施例中，所述保护模块8包括第九电阻r9、第十电阻r10、第一开关管n1、第一功率管m1、第十四电阻r14和直流源dc；
42.具体地，所述第九电阻r9的一端连接所述第一控制器u1的第二io端，第九电阻r9的另一端连接第十电阻r10的一端和第一开关管n1的基极，第一开关管n1的发射极和第十电阻r10的另一端均接地，第一开关管n1的集电极连接第一功率管m1的栅极，第一功率管m1的源极连接直流源dc的负极，直流源dc的正极连接第十四电阻r14的第一端。
43.进一步地，所述保护模块8还包括第二开关管n2、第三开关管p1、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第二电容c2、稳压管vd1、第十一电阻r11；
44.具体地，所述第十一电阻r11的一端连接所述第一控制器u1的第三io端，第十一电阻r11的另一端连接第十二电阻r12的一端、第二开关管n2的基极、第三开关管p1的集电极，第十二电阻r12的另一端、第二开关管n2的发射极、第二电容c2的一端和稳压管vd1的阳极均连接所述直流源dc的负极，第三开关管p1的发射极连接第十三电阻r13的一端、第二电容c2的另一端、稳压管vd1的阴极和所述第十四电阻r14的第二端，第十三电阻r13的另一端连接第三开关管p1的基极和第二开关管n2的集电极。
45.进一步地，所述保护模块8还包括第十五电阻r15、第二光耦u3、第十六电阻r16、第十七电阻r17、第四开关管n3、继电器k1、第三电源vcc3、继电触点k1-1和交流源ac；
46.具体地，所述第十五电阻r15的一端连接地端第一控制器u1的第五io端，第十五电阻r15的另一端连接第二光耦u3的第一端，第二光耦u3的第二端接地，第二光耦u3的第三端连接第三电源vcc3，第二光耦u3的第四端通过第十六电阻r16连接第十七电阻r17的一端和第四开关管n3的基极，第四开关管n3的发射极和第十七电阻r17的另一端均接地，第四开关管n3的集电极通过继电器k1连接第三电源vcc3，继电触点k1-1的一端连接交流源ac，继电触点k1-1的另一端输出交流电。
47.在具体实施例中，上述第一开关管n1、第二开关管n2、第四开关管n3均可选用npn型三极管，第三开关管p1可选用pnp型三极管，具体型号不做限定；第一功率管m1可选用n沟道增强型金氧半场效应管(mosfet)；上述第二光耦u3可选用6n137光电耦合器。
48.在本实用新型的实施例中，通过电源输入模块1连接供电电源，储能电池模块2通过储能电池对输入电能进行存储，当需要交流供电时，交流输出模块3则与储能电池模块2进行连接，交流输出模块3通过逆变电路进行dc-ac转换并输出，当需要直流供电时，直流输出模块4与储能电池模块2连接，直流输出模块4通过电压变换电路进行dc-dc变换，同时由采样处理模块5分别对交流输出模块3和直流输出模块4的输出电压和输出电流进行检测，检测的参数信息将通过信号调理单元503进行放大滤波和比较处理，当输入的比较器a2同相端的电压大于短路阈值、过流阈值或过压阈值时则分别判断电源短路、过流或者过压，并输出短路信息、过流信息和过压信息，当输入的比较器a2同相端的电压小于欠压阈值时，则判断为电源欠压并输出欠压信息，输出的短路信息、过流信息、过压信息和欠压信息都将通过主控制模块7中的第一控制器u1进行接收和处理，在直流源dc短路或者过流时，第一控制器u1控制第二开关管n2导通，继而第三开关管p1导通，第二电容c2则对地放电，导致第一功率管m1断开，并且短路信息或过流信息消失后，该电源仍然处于断开，直到断电并重新上电，在直流源dc过压或者欠压时，第一控制器u1控制第一开关管n1导通，第一电容c1对地放电，第一功率管m1断开，当过压信息或欠压信息消失后，第一开关管n1断开，第一电容c1充电导致第一功率管m1导通，直流源dc可正常供电，在交流源ac出现短路、过流、欠压和过压时，第一控制器u1都将直接驱动继电器k1工作，断开交流电的输出，该携式交直流电源通过定位模块6为使用者提供定位信息，以防丢失或被盗。
49.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
50.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。