专利名称：一种野外在线监测装置的供电控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种供电系统，具体涉及一种野外在线监测装置的供电控制系统。
背景技术：
电力系统中的很多电力设备安装在户外，有些甚至在高压线路上。对这些电力设备进行在线监测的装置不可避免地要安装在户外，因此如何方便地给在线监测装置供电是亟待解决的问题。太阳能供电电源分为充电管理和供电管理两个部分。充电管理部分主要负责最大限度的利用太阳能来给电池充电，及管理电池组之间的充供电控制。供电管理部分主要负责前端各个数据采集通道的供电控制，以达到最优化的利用电源，达到省电的目的。·现有的供电控制系统由于无法实现对每一个电力设备的供电系统进行单独控制，从而无法根据各个电力设备的用电需求调节供电量，造成了大量电能的浪费。
发明内容本实用新型的目的是提供一种野外在线监测装置的供电控制系统，以实现对每一电路单独可控，合理控制供电时间，以降低能耗，达到最优化地电源利用。为实现上述发明目的，本实用新型提供了一种野外在线监测装置的供电控制系统，其包括一控制单元，一 GPRS模块，通过一第一稳压电路与控制单元连接，接收控制单元的控制信号；若干并联连接的负载，各路负载上均设有一第二稳压电路，各第二稳压电路分别连接一隔离供电模块，各隔离供电模块连接至控制单元，接收控制单元的控制信号；各路并联连接的负载连接至一隔离电源模块，该隔离电源模块与控制单元连接，接收控制单元的控制信号。所述GPRS模块传输数据时需要瞬时大电流，本实用新型采用两个稳压芯片并联连接，并在稳压芯片的输出端并联大电容，以提供瞬间大电流。所述隔离电源模块包括依次连接的输入稳压模块，高频驱动模块，变压器整流模块和滤波模块。所述高频驱动模块包括一第一驱动芯片和一第二驱动芯片，第一驱动芯片的I脚连接第一二极管的正极，第一二极管的负极连接第一驱动芯片的6脚，第一驱动芯片的8脚连接一第二二极管的正极，第二二极管的负极连接第一驱动芯片的6脚；第二驱动芯片的I脚连接一第三二极管的正极，第三二极管的负极连接第二驱动芯片的6脚，第二驱动芯片的8脚连接一第四二极管的正极，第四二极管的负极连接第二驱动芯片的6脚；—第一电容和一第二电容，它们并联连接后与第一驱动芯片的6脚和7脚相连接;一第三电容和一第四电容，它们并联连接后与第二驱动芯片的6脚和7脚相连接;—第一电阻和一第二电阻，它们并联连接后一端与第一驱动芯片的3、4脚连接，另一端与第一驱动芯片的2脚、7脚相连接；一第三电阻和一第四电阻，它们串联连接后一端与第二驱动芯片的3、4脚和一三极管的集电极相连接，另一端连接至控制单元的端口，所述三极管的基极依次连接一第五电阻、一第五二极管和控制单元的端口，形成第二驱动芯片的工作控制电路。所述变压器整流模块包括一第一变压器，其主线圈连接至第一驱动芯片的I脚和8脚，副线圈的二端分别连接一第六二极管和一第七二极管的正极，第六二极管和第七二极管的负极相互连接；一第五电容，与第一变压器的中性点连接，提供稳压电源；一第二变压器，其主线圈连接至第二驱动芯片的I脚和8脚，副线圈的二端分别连接一第八二极管和一第九二极管的正极，第八二极管和第九二极管的负极相互连接；一第六电容，与第二变压器的中性点连接，提供稳压电源；所述第五电容和第六电容的正极相互连接。所述隔离供电模块包括一稳压芯片电路,其包括一稳压芯片；—光稱电路，所述光稱电路包括一光稱，其I脚与一第六电阻的一端连接，第六电阻的另一端与所述控制单元连接，并与一跳线连接，所述光耦的2脚和3脚接地，所述光耦的4脚与所述稳压芯片电路连接。本实用新型的优点在于，通过控制单元单独控制GPRS供电电路和隔离供电模块，可以实现在外设工作时打开供电电源，而在非工作时间都处于断电状态，在达到电源的合理利用，保证最低能耗，以节约能源，也降低成本。
图I是本实用新型所述的一种野外在线监测装置的供电控制系统在一种实施方式下的结构框图。图2是本实用新型所述的一种野外在线监测装置的供电控制系统中GPRS模块在一种实施方式下的供电电路图。图3是本实用新型所述的一种野外在线监测装置的供电控制系统中输入稳压模块在一种实施方式下的电路图。图4是本实用新型所述的一种野外在线监测装置的供电控制系统的隔离电源模块中高频驱动模块、变压器整流模块和滤波模块在一种实施方式下的电路图。图5是本实用新型所述的一种野外在线监测装置的供电控制系统的隔离供电模块在一种实施例方式中稳压芯片电路的电路图。图6是本实用新型所述的一种野外在线监测装置的供电控制系统的隔离供电模块在一种实施例方式中光耦电路的电路图。
具体实施方式
以下结合具体实施例来对本实用新型所述的野外在线监测装置的供电控制系统做进一步的解释说明。如图I所示，本实施例中的野外在线监测装置的供电控制系统包括控制单元MCU ;GPRS模块，通过第一稳压电路与控制单元MCU连接，接收控制单元MCU的控制信号；若干个并联连接的负载，各路负载上均设有一第二稳压电路，各第二稳压电路分别连接一隔离供电模块，各隔离供电模块连接至控制单元MCU，接收控制单元MCU的控制信号；各路并联连接的负载连接至一隔离电源模块，该隔离电源模块与控制单元MCU连接，接收控制单元的控制信号。在本实施例中，系统供电电压为3. 7V，经稳压电路以后给系统主控单片机系统供电，主控单片机分别控制GPRS模块的供电电源和隔离供电电源。图2显示了该野外在线监测装置的供电控制系统中GPRS模块在一种实施方式下的供电电路图。如图2所示，GPRS模块的供电电路为电学领域常用的供电电路，其包括电容 E500、E501、E502、E503、C500、C501,电阻 R500、R504、R505、R506、R507、R509、 R510 和两块稳压芯片TPS7301QD U500、U501。其中，VDDIN为3. 7V电压输入端；电容E500、E501为输入滤波电容，滤除输入电源上的纹波；GPRS供电模块包括控制端口 GPRS_PwenEN和电阻R500 ;电阻R504、R505和R506、R507分别形成电压负反馈电路，使稳压芯片TPS7301的输出电压稳定在4V ;电容C500、C501、E502、E503为输出滤波电容，滤除输出电源上的纹波；电阻R509、R510为并联输出均流电阻，可根据实际情况调节每一路电源的输出电流。由于GPRS模块传输数据时的突发电流可达2A，传输数据平均电流为550mA，为了不使GPRS模块在传输数据时，电源电压被拉低，故本实施例中采用了两个稳压芯片TPS7301并联外加并联大电容的方法来为GPRS模块提供瞬间大电流。在本实施例中，稳压芯片TPS7301最大可提供500mA的输出电流，两个并联后可提供IA左右的输出电流。在稳压芯片TPS7301的输出端各并联一个470uF的钽电解电容(即电容E502、E503)来提供瞬间大电流。在PCB (印制电路板)布线时用短粗线引至GPRS模块的电源管脚，这样保证低ESR(Equivalent Series Resistance,等效串联电阻)连接。同时在GPRS电源管脚附近并联O. IuF和IOnF的电容，来吸收电源线上的尖峰。本技术方案中的隔离电源模块用于产生隔离电源，防止外部干扰通过电源回路耦合至内部系统供电电源上。该隔离电源模块包括如图3所示的输入稳压模块和如图4所示的高频驱动模块I、变压器整流模块2和滤波模块3，上述输入稳压模块、高频驱动模块I、变压器整流模块2和滤波模块3依次连接。本实施例中的输入稳压模块的电路图如图3所示，其电路结构与上述GPRS模块的供电电路基本相同，也为本领域内的常用电路结构，故在此不再赘述。如图4所示，高频驱动模块I包括第一驱动芯片MAX253ESA U702和第二驱动芯片MAX253ESA U703，第二二极管D700、第一二极管D701、第四二极管D702、第三二极管D703、第五二极管D704，第一电容E702、第三电容E703、第二电容C700、第四电容C701，第一电阻R701、第二电阻R702、第三电阻R703、第四电阻R704、第五电阻R705，三极管Q700。其中，第一驱动芯片MAX253ESA U702的I脚连接第一二极管D701的正极，第一二极管D701的负极连接第一驱动芯片MAX253ESA U702的6脚，第一驱动芯片MAX253ESA U702的8脚连接第二二极管D700的正极，第二二极管D700的负极连接第一驱动芯片MAX253ESA U702的6脚；第二驱动芯片MAX253ESA U703的I脚连接第三二极管D703的正极，第三二极管D703的负极连接第二驱动芯片MAX253ESA U703的6脚，第二驱动芯片MAX253ESA U703的8脚连接第四二极管D702的正极，第四二极管D702的负极连接第二驱动芯片MAX253ESA U703的6脚；第一电容E702和第二电容C700并联连接后与第一驱动芯片MAX253ESA U702的6脚和7脚相连接；第三电容E703和第四电容C701并联连接后与第二驱动芯片MAX253ESAU703的6脚和7脚相连接；第一电阻R701和第二电阻R702并联连接后一端与第一驱动芯片MAX253ESA U702的3、4脚连接，另一端与第一驱动芯片MAX253ESA U702的2脚、7脚相连接；第三电阻R703和第四电阻R704串联连接后一端与第二驱动芯片MAX253ESA U703的3、4脚和三极管Q700的集电极相连接，另一端连接至控制单元的端口，三极管Q700的基极依次连接第五电阻R705、第五二极管D704的负极和控制单元的端口，形成第二驱动芯片MAX253ESA U703的工作控制电路。 请继续参阅图4，第二二极管D700、第一二极管D701、第四二极管D702、第三二极管D703为单向供电电路，当两个驱动芯片MAX253ESA的I脚输出驱动脉冲时，分别通过第三二极管D703和第一二极管D701为驱动芯片MAX253ESA的6脚供电，当两个驱动芯片MAX253ESA的8脚输出驱动脉冲时，分别通过第四二极管D702和第二二极管D700为驱动芯片MAX253ESA的6脚供电。第一电容E702、第三电容E703、第二电容C700、第四电容C701为输入滤波电容，用以滤除输入电源上的纹波。第二电阻R702、第一电阻R701为下拉电阻，控制第一驱动芯片MAX253ESA U702的工作状态。第三电阻R703、第四电阻R704、第五电阻R705、三极管Q700、第五二极管D704和控制端ANA_PwrEN、VDDIN共同形成第二驱动芯片MAX253ESAU703的工作控制电路，当ANA_PwrEN为高电平时，三极管Q700导通，使第二驱动芯片MAX253ES U703的3脚、4脚为低电平，此时第二驱动芯片MAX253ES U703开始工作，当ANA_PwrEN为低电平时，第二驱动芯片MAX253ES U703进入休眠状态。如图4所示，变压器整流模块2包括电解第五电容E704、第六电容E705，第一变压器L700、第二变压器L701，第六二极管D705、第七二极管D706、第八二极管D707和第九二极管D708。其中，第一变压器L700的主线圈连接至第一驱动芯片MAX253ESA U702的I脚和8脚，副线圈的二端分别连接第六二极管D705和第七二极管D706的正极，第六二极管D705和第七二极管D706的负极相互连接；第五电容E704与第一变压器L700的中性点连接，提供稳压电源；第二变压器L701的主线圈连接至第二驱动芯片MAX253ESA U703的I脚和8脚，副线圈的二端分别连接第八二极管D707和第九二极管D708的正极，第八二极管D707和第九二极管D708的负极相互连接；第六电容E705与第二变压器L701的中性点连接，提供稳压电源；第五电容E704和第六电容E705的正极相互连接。请继续参阅图4，图4中电解第五电容E704、第六电容E705分别为第一变压器L700、第二变压器L701的中性点提供稳定电压，第一变压器L700、第二变压器L701均为隔离变压器。当高频驱动模块中第一驱动芯片MAX253ESA U702的I脚输出高电平，同时8脚输出低电平时，电流由电解第五电容E704的正极以及第一变压器L700流入第一驱动芯片MAX253ESA U702的8脚，最终到地，此时第一变压器L700的副线圈电流经第七二极管D706输出，然后经过负载流回。当高频驱动模块中第一驱动芯片MAX253ESA U702的8脚输出高电平，同时I脚输出低电平时，电流由电解第五电容E704的正极以及第一变压器L700流入第一驱动芯片MAX253ESA U702的I脚，最终到地，此时第一变压器L700的副线圈电流经第六二极管D705输出，然后经过负载流回。当第一驱动芯片MAX253ESA U702的I脚和8脚交替输出正负电平时，在变压器整流模块将会出现一整流后的直流电压。如图4所示，滤波模块3包括电解电容E708、E709、E710、E712、C704、C705,电阻R712、R713，共模电感L702和瞬态抑制管D709。该滤波模块的电容电感滤波的原理为通用原理，是本领域内的技术人员所熟知的，故在此不再详述。本实施例中的隔离供电模块包括稳压芯片电路和光耦电路。图5显示了本实施例中的稳压芯片电路。如图5所示，稳压芯片电路包括稳压芯片LM2931ACD U714、电阻R714、R716、R717，电容E711、C706、E713。该稳压芯片电路为本领域内的常用稳压电路，故其工作原理此处不再详述。图6显示了本实施例中的光耦电路。如图6所示，光耦电路包括数字光耦TLP181-GB U705、第六电阻 R715、跳线 J700JUMP2。其中数字光耦 TLP181-GBU705 的 I 脚 与第六电阻R715的一端连接，第六电阻R715的另一端与控制单元MCU连接，并与跳线J700JUMP2的一端连接，跳线J700JUMP2的另一端与电源端+3V3D连接，数字光耦TLP181-GBU705的2脚和3脚接地，数字光耦TLP181-GB U705的4脚连接于稳压芯片电路的电阻R714和稳压芯片LM2931ACD U714之间。请继续参阅图6，数字光耦TLP181-GB U705、第六电阻R715及控制端SNR_PwrEN、电源端+3V3D、输出端Pwr_nEN，形成隔离供电电源工作控制电路，当控制端SNR_PwrEN为高电平时，数字光耦TLP181-GB U705导通，此时输出端Pwr_nEN为低电平，稳压芯片LM2931ACD U714正常工作；当控制端SNR_PwrEN为低电平时，数字光耦TLP181-GB U705截止，此时输出端Pwr_nEN为高电平，稳压芯片LM2931A⑶U714休眠。要注意的是，以上列举的仅为本实用新型的具体实施例，显然本实用新型不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种野外在线监测装置的供电控制系统，其特征在于，包括 一控制单元， 一 GPRS模块，通过一第一稳压电路与控制单元连接，接收控制单元的控制信号；若干并联连接的负载，各路负载上均设有一第二稳压电路，各第二稳压电路分别连接一隔离供电模块，各隔离供电模块连接至控制单元，接收控制单元的控制信号；各路并联连接的负载连接至一隔离电源模块，该隔离电源模块与控制单元连接，接收控制单元的控制信号。
2.如权利要求I所述的野外在线监测装置的供电控制系统，其特征在于，所述隔离电源模块包括依次连接的输入稳压模块，高频驱动模块，变压器整流模块和滤波模块。
3.如权利要求2所述的野外在线监测装置的供电控制系统，其特征在于，所述高频驱动模块包括 一第一驱动芯片(U702)和一第二驱动芯片(U703)，第一驱动芯片(U702)的I脚连接第一二极管(D701)的正极，第一二极管(D701)的负极连接第一驱动芯片(U702)的6脚，第一驱动芯片(U702)的8脚连接一第二二极管(D700)的正极，第二二极管(D700)的负极连接第一驱动芯片(U702)的6脚；第二驱动芯片(U703)的I脚连接一第三二极管(D703)的正极，第三二极管(D703)的负极连接第二驱动芯片(U703)的6脚，第二驱动芯片(U703)的8脚连接一第四二极管(D702)的正极，第四二极管(D702)的负极连接第二驱动芯片(U703)的 6 脚； 一第一电容(E702)和一第二电容(C700)，它们并联连接后与第一驱动芯片(U702)的6脚和7脚相连接； 一第三电容(E703)和一第四电容(C701)，它们并联连接后与第二驱动芯片(U703)的6脚和7脚相连接； 一第一电阻(R701)和一第二电阻(R702),它们并联连接后一端与第一驱动芯片(U702)的3、4脚连接，另一端与第一驱动芯片(U702)的2脚、7脚相连接； 一第三电阻(R703)和一第四电阻(R704)，它们串联连接后一端与第二驱动芯片(U703)的3、4脚和一三极管(Q700)的集电极相连接，另一端连接至控制单元的端口，所述三极管(Q700)的基极依次连接一第五电阻(R705)、一第五二极管(D704)和控制单元的端口，形成第二驱动芯片(U703)的工作控制电路。
4.如权利要求3所述的野外在线监测装置的供电控制系统，其特征在于，所述变压器整流模块包括 一第一变压器(L700)，其主线圈连接至第一驱动芯片(U702)的I脚和8脚，副线圈的二端分别连接一第六二极管(D705)和一第七二极管(D706)的正极，第六二极管(D705)和第七二极管(D706)的负极相互连接； 一第五电容(E704)，与第一变压器(L700)的中性点连接，提供稳压电源； 一第二变压器(L701)，其主线圈连接至第二驱动芯片(U703)的I脚和8脚，副线圈的二端分别连接一第八二极管(D707)和一第九二极管(D708)的正极，第八二极管(D707)和第九二极管(D708)的负极相互连接； 一第六电容(E705)，与第二变压器(L701)的中性点连接，提供稳压电源； 所述第五电容(E704)和第六电容(E705)的正极相互连接。
5.如权利要求4所述的野外在线监测装置的供电控制系统，其特征在于，所述隔离供电模块包括 一稳压芯片电路，其包括一稳压芯片(U714)； 一光稱电路，所述光稱电路包括一光稱(U705),其I脚与一第六电阻(R715)的一端连接，第六电阻(R715)的另一端与所述控制单元连接，并与一跳线(JUMP2)连接，所述光耦(U705)的2脚和3脚接地，所述光耦(U705)的4脚与所述稳压芯片电路连接。
专利摘要本实用新型公开了一种野外在线监测装置的供电控制系统，其包括一控制单元；一GPRS模块，通过一第一稳压电路与控制单元连接，接收控制单元的控制信号；若干并联连接的负载，各路负载上均设有一第二稳压电路，各第二稳压电路分别连接一隔离供电模块，各隔离供电模块连接至控制单元，接收控制单元的控制信号；各路并联连接的负载连接至一隔离电源模块，该隔离电源模块与控制单元连接，接收控制单元的控制信号。
文档编号H02M3/335GK202565165SQ20112053019
公开日2012年11月28日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者陈静, 严英杰, 白万建, 王磊, 杨卫东, 张卫国, 崔荣花, 刘亚东, 盛戈皞, 江秀臣 申请人:山东电力集团公司菏泽供电公司, 上海交通大学