一种嵌入式设备双电源供电装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型请求保护一种可以方便在各类型嵌入式设备中集成的嵌入式设备双电源供电装置，该供电装置采用双电源供电方式，使用5V适配器电源或单节锂电池供电；该电源供电装置可以对设备电源实现有效管理；同时该供电装置集成了升压电路、负压电路、稳压电路、可提供双极性电压输出用于后级嵌入式设备的供电；此外，该供电装置还集成了一个单键多功能开关，使用一个按键实现开关机，电量显示等多种功能。通过本实用新型可以实现一种小型化，模块化，功能强大，可方便集成到嵌入式设备中的双电源供电装置。
【专利说明】
一种嵌入式设备双电源供电装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及到嵌入式设备中的供电电源设计领域，具体涉及一种可方便在各类型嵌入式设备中集成的电源供电装置。【背景技术】
[0002]随着电子技术的快速发展，越来越多的小型化嵌入式设备被广泛的应用到各行各业。嵌入式设备体积较小、功耗低、普遍使用3.3￥、5￥、9￥、12￥等常见电源电压进行设备供电。个别设备由于电路需求，除正电源供电外，还需要负电压供电，这类型设备种类虽然繁多，但其电源模块的功能要求却基本一致。所以设计一种通用的嵌入式设备供电系统就显得非常重要。
[0003]这种供电系统可以方便的集成到每个需要供电的嵌入式设备中，而无需进行大的电路改动，且集成的电量显示，充电管理以及一键控制功能也大大增加了该供电系统的智能性，新的供电系统用来替换原本的嵌入式设备简单供电方式是一种极好的方案。
[0004]由于一些测试现场的环境限制，有些时候无法为分散在现场的各个设备提供稳定的电源接入。这就要求这些小型的嵌入式测量设备具有自带电源，无外接电源时仍拥有一定的工作续航能力；有电源时则可实现自动的电源切换，同时为设备自带电源提供电量补充，这就对这些设备的供电系统提出了一定的要求。而双电源供电方式正是解决这个问题的一个良好方法。【实用新型内容】
[0005]鉴于此，本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，提供了一种能够及时将隧道内交通事故及堵塞状况传递到监控中心，利用预设方案高效处理突发事件，有效避免二次事故发生的隧道交通事故及堵塞应急联动系统。
[0006]本实用新型请求保护一种一种嵌入式设备双电源供电装置，该装置包括:
[0007]主电源接入端口，使用5V适配器供电；次电源选择电压范围3.4?4.2V的锂电池；
[0008]主控芯片，与电源检测模块相连，用于实现供电电源的一主一次，在一方断电的情况下可以自动切换至另一方供电；并且可自动识别主电源，当主电源接入，则使用主电源供电，自动切断次电源供电；
[0009]电源检测模块，与主电源接入端口、锂电池分别相连，用于检测设备此时是由主电源还是次电源供电；
[0010]电源管理模块，与锂电池相连，用于限制锂电池的充电电流，并按照预充电，恒流充电，恒压充电，再充电的四步骤完成对锂电池电量的补充；
[0011]—键控制模块，用于实现电量显示及一键控制本装置的开关机；
[0012]供电输出模块，与一键控制模块相连，用于对嵌入式设备提供电源。
[0013]进一步的，所述供电输出模块采用升压芯片LM2700,稳压芯片MAX603,负压芯片 MAX860的组合电路，以实现双极性电压的输出。【附图说明】
[0014]图1为本实用新型设计的嵌入式设备双电源供电装置结构示意图。
[0015]图2为本实用新型设计的双电源切换模块示意图。
[0016]图3为本实用新型设计的电源管理模块和一键控制模块工作状态时示意图。
[0017]图4为本实用新型设计的电源检测模块结构示意图。
[0018]图5为本实用新型设计的供电输出模块结构示意图。【具体实施方式】
[0019]下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
[0020]如图1所示，为本实用新型请求保护的嵌入式设备双电源供电装置结构示意图，该装置中:
[0021]图左侧即为主电源接入端口，使用5V适配器供电，另外一个电源选择电压范围3.4 ?4.2V的锂电池；
[0022]主控芯片，与电源检测模块相连，用于实现供电电源的一主一次，在一方断电的情况下可以自动切换至另一方供电，并且可自动识别主电源，当主电源接入，则使用主电源供电，自动切断次电源供电；
[0023]电源检测模块，与主电源接入端口、锂电池分别相连，用于检测设备此时是由主电源还是次电源供电；[〇〇24]电源管理模块，与锂电池相连，用于限制锂电池的充电电流，并按照预充电，恒流充电，恒压充电，再充电的四步骤完成对锂电池电量的补充；[〇〇25]输出电压经过一键控制模块传输至电源输出模块进行电压信号处理，最终输出至嵌入式设备的电源接入端口，为嵌入式设备供电。同时主控制器，电源管理模块和电源检测模块可以配合实现电量显示，锂电池充电管理，以及不同电源供电模式下的主控芯片控制方案选择。[〇〇26] 一键控制模块，用于实现电量显示及一键控制装置的开关机；
[0027]供电输出模块，与一键控制模块相连，用于对嵌入式设备提供电源。[〇〇28] 所述电源管理模块集成了:锂电池充放电管理芯片ACT2801、ARM核控制芯片 STM32F107、电压参考芯片ADR421、以及液晶显示屏LCD1602,以此构成一个拥有电量显示， 充放电管理功能的模块。[〇〇29]所述电源检测模块采用光耦PC817C用于检测设备当前供电的电源是主电源还是次电源。
[0030]所述一键控制模块是以一个单一按键电路配合主控单片机实现短按电量显示，长按开关机多个功能一键实现。
[0031]所述供电输出模块采用了升压芯片LM2700,稳压芯片MAX603,负压芯片MAX860的组合电路，以实现双极性电压的输出，并且输出电压大小可调节，方便为不同供电电压需求的多类型设备进行供电。
[0032]图2所示即双电源切换模式，该模式下有主次两个电源输入口，将适配器接口连接主电源输入口，锂电池连接次电源输入口，为了实现电源的主次之分，这里将主次电源的使能端口连接起来做外接电源选择端口，统一外接主电源的电阻分压信号。当不接入主电源时，选择端口电压为零，低于阈值电压，次级电源使能；当接入主电源时，选择端口电压大于阈值电压，此时使能主电源，关断次电源，这样不仅实现了双电源的自动互相切换，同时使电源有了主次之分，当外界适配器电源接入设备时，将不再继续使用锂电池电源供电，节省了设备内部次电源的电能，同时对锂电池进行电量补充。另外双电源切换模块通过图中右下角的电阻可以设置输入电流限，可以增强次电源锂电池充电时的安全性。
[0033]图3所示是电源管理模块和一键控制模块工作状态时示意图。电源管理模块可以限制锂电池的充电电流，同时按照预充电，恒流充电，恒压充电，再充电的四步骤完成对锂电池电量的补充。[0034 ] —键控制模块实现一键控制设备的开关机，以及电量显不。该模块由一个机械按键以及两个与主控芯片相连接的信号线实现其功能，其中一个信号线为控制线Button_ control，当按键按下设备上电时，该控制信号拉低接替按键按下的操作使得主控芯片的供电持续，可以正常工作。另外一个信号线为Push_Button，该信号线用于检测按键是否按下， 不按时为高电平，按下时为低电平。这样主控芯片就可以通过计算按键按下的时长来区分按键的长按和短按操作，从而实现了一键多功能的目的。这样的按键方式节省了 PCB布板面积，简化了过于繁杂的操作按钮。
[0035]图4所示为电源检测模块的具体结构，该模块通过两个光耦来检测设备此时是由主电源还是次电源供电，其中图左侧DC_5V为主电源，右侧+5V为次电源经过升压电路，稳压电路之后的输出电压。以主电源为例，当该电源不存在时，光耦右侧关断，Detect_DC_5V引脚输出低电平，而当DC_5V供电时，光耦右侧导通，Detect_DC_5V引脚被上拉输出高电平，这样主控芯片就可以通过检测该引脚电平判断是否有主电源在供电。次级电源的判断类似， 是通过图右侧光耦的DETECT_+5V的高低电平来判断。
[0036]图5所示为供电输出模块的具体结构，该模块由升压芯片LM2700,稳压芯片 MAX603，负压芯片MAX860三者以及附属外围电路综合而成。主电源供电时可以直接对嵌入式设备提供电源，而次电源供电时，则需对锂电池电压进行升压，之后再通过稳压模块提供一个纹波较小的稳定电压，负压芯片则为需要双极性供电的嵌入式设备提供了便利，此外本实用新型采用外接滑动变阻器的模式，使得电源输出模块输出的电源电压在一定范围内可调节，方便使用者根据不同的嵌入式设备供电电压要求进行改变。方便实用，适用范围大大增强。
[0037]本实用新型中应用具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想，对于本领域的一般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，都属于本实用新型的保护的范围。
【主权项】
1.一种嵌入式设备双电源供电装置，其特征在于，该装置包括:主电源接入端口，使用5V适配器供电;次电源选择电压范围3.4?4.2V的锂电池；主控芯片，与电源检测模块相连，用于实现供电电源的一主一次，在一方断电的情况下 可以自动切换至另一方供电；并且可自动识别主电源，当主电源接入，则使用主电源供电， 自动切断次电源供电；电源检测模块，与主电源接入端口、锂电池分别相连，用于检测设备此时是由主电源还 是次电源供电；电源管理模块，与锂电池相连，用于限制锂电池的充电电流，并按照预充电，恒流充电， 十旦压充电，再充电的四步骤完成对锂电池电量的补充；一键控制模块，用于实现电量显示及一键控制本装置的开关机；供电输出模块，与一键控制模块相连，用于对嵌入式设备提供电源。2.如权利要求1所述的装置，所述供电输出模块采用升压芯片LM2700,稳压芯片 MAX603，负压芯片MAX860的组合电路，以实现双极性电压的输出。
【文档编号】H02J9/02GK205666675SQ201620569123
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】郭晓澎, 刘志英, 张佳鹏, 杨莹, 周晓旭, 白磊, 邵立军, 缑龙, 曹桂芳
【申请人】山西省交通科学研究院, 山西省交通建设工程质量检测中心（有限公司）