一种测绘仪器的电源管理系统的制作方法

本发明涉及一种电子技术领域，更具体地说，尤其涉及一种用于测绘仪器的电源管理系统。

背景技术：

在测绘领域中，当作业没有交流电的情况下，由于测绘仪器中惯性器件的特殊性，需要测绘仪器在测绘过程中始终处于不间断供电的工作状态。因此大功率仪器就需要大容量的备用电源(锂电池组)为仪器供电。通常情况下采用双组备用电源共同供电的方式来增加电池组的容量，同时当一组电池电量耗尽时，在不间断供电的情况下可以更换新电池。这样就需要对每组电池组的充电电流、充电电压、放电电流、放电电压进行监测。如果电池组的电流、电压存在误差就会造成电池组充电不平衡、放电不均匀而使电池组损坏或产生安全隐患。现有的监测技术，多数是通过均流电阻来检测电池的充放电压与电流的。首先要得到一个平均电流，也就是总的负载电流除以电池总数得到的电流值，各电池放电电流与该电流比较，如果该组电池的放电电流大于平均电流就会调低放电电压反之调高放电电压。

这类技术通过串接电阻来达到均流的系统功耗比较高，在系统稳定性、灵活性方面比较差。同时还需电流采集模块，系统费用成本比较高。在一些对系统稳定性要求比较高、大电流放电、需严格限制系统功耗开销的场景下，就变得不实用了。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种测绘仪器的电源管理系统。通过系统级和器件级的可靠性设计保证单机高可靠性；通过屏蔽、滤波和滤波器设计，实现良好的电磁兼容性能；通过温度补偿电路实现良好的温漂控制，提高控制与检测精度。本发明的电源管理系统体积小、功耗低、可靠性强，解决了电源管理设备在充放电控制和检测调理时面临的精度控制要求高、温漂控制困难的问题。

本发明提供的一种测绘仪器的电源管理系统，包括主电源监测保护电路模块m1、备用电源保护模块m2、双路充电管理监测模块m3、双路放电管理监测模块m4和多路切换电路模块m5；主电源监测保护模块m1的外部输入端连接主电源e0，输出端分别连接双路充电管理监测模块m3和多路切换电路模块m5；所述备用电源保护模块m2的系统外部输入端分别连接备用电源e1和备用电源e2，输出端连接双路放电管理监测模块m4；所述双路充电管理监测模块m3的输出端连接备用电源保护模块m2；所述多路切换电路模块m5的输入端还连接双路放电管理监测模块m4，外部输出端连接测绘仪器m0。

进一步地，主电源监测保护电路模块m1包括主电源保障模块c1、电流采样电阻r1、电压采样电阻r2、均流mos管1q1、均流mos管2q2、均流mos管3q3、二极管、电压放大器u1、电流限制电路u2、参考电流源a1和参考电压源a2，主电源保障模块c1分别与均流mos管1q1、均流mos管2q2、均流mos管3q3相连，电压放大器u1分别与参考电流源a1和电流采样电阻r1，电流限制电路u2分别与参考电压源a2和电压采样电阻r2，均流mos管3q3与双路充电管理监测模块m3相连，电流采样电阻r1和电压采样电阻r2连接后，与多路切换电路模块m5相连，从而使主电源监测保护电路模块具有输入电源极性反接保护、输入电源过欠压、输出钳位、输出过流保护。

进一步地，双路充电管理监测模块m3包括均流电压基准模块m31、采样调理模块m32、pwm控制模块m33、双管驱动模块m34、同步降压模块m35、电流采样模块m36和电压采样模块m37；主电源e0通过两路同步降压模块m35分别为备用电源1e1和备用电源2e2充电，在充电过程中，分别通过电流采样模块m36和电压采样模块m37对备用电源1e1和备用电源2e2的充电电流和充电电压进行实时采样，同时主电源e0通过均流电压基准模块m31驱动采样调理模块m32接收采样数据，再分为两路后分别控制pwm控制模块m33，再通过双管驱动模块m34分别对充电电流和充电电压进行调整，从而达到备用电源1e1和备用电源2e2电压、电流的高度一致。

进一步地，双路放电管理监测模块m4包括电流镜像采样电路模块1m41、电流镜像采样电路模块2m42、均流mos管5q5、均流mos管6q6、均流电压基准模块m45、放电均流模块m43和dc-dc电源模块m44；所述电流镜像采样电路模块m41分别采样监测双路备用电源的放电电流，与均流电压基准模块m45进行比较，监测放电过程在均流mos管导通时dson阻值上的压降，当其中两组电池放电电流不一致时，通过均流模块的输出信号控制外部均流mos管的导通程度线性调节电池的放电电流，从而达到两路备用电源均流放电。

进一步地，双路充电管理监测模块m3在监测电池充电电压、充电电流的同时，结合双路放电管理监测模块m4监测电池放电的电压、电流，从而使电池的充、放电高度结合，确保每块电池的电量都能充分利用，延长电池的使用寿命。

进一步地，通过电压采样比较的方法，同时提供主电源与备用电源、备用电源与备用电源之间的不间断无缝切换，进而达到切换时间短，带载功率高的效果。

本发明所取得的有益效果为：

通过系统级和器件级的可靠性设计保证单机高可靠性；通过屏蔽、滤波和滤波器设计，实现良好的电磁兼容性能；通过温度补偿电路实现良好的温漂控制，提高控制与检测精度。本发明的电源管理系统体积小、功耗低、可靠性强，解决了电源管理设备在充放电控制和检测调理时面临的精度控制要求高、温漂控制困难的问题。

附图说明

图1为本发明的一种电源管理系统的示意图；

图2为一种主电源监测保护电路模块实施例的示意图；

图3为一种双路充电管理监测模块实施例的示意图；

图4为一种双路放电管理监测模块实施例的示意图。

图中：e0.主电源，e1.备用电源1，e2.备用电源2，m0.测绘仪器，m1.主电源监测保护电路模块，m2.备用电源保护模块，m3.双路充电管理监测模块、m4.双路放电管理监测模块，m5.多路切换电路模块拉线，c1.主电源保障模块，r1.电流采样电阻，r2.电压采样电阻，q1.均流mos管1，q2.均流mos管2，q3.均流mos管3，q5.均流mos管1，q6.均流mos管1，u1.电压放大器，u2.电流限制电路，a1.参考电流源，a2.参考电压源，m31.均流电压基准模块，m32.采样调理模块，m33.pwm控制模块，m34.双管驱动模块，m35.同步降压模块，m36.电流采样模块，m37.电压采样模块，m41.电流镜像采样电路模块1，m42.电流镜像采样电路模块2，q5.均流mos管5，q6.均流mos管6，m45.均流电压基准模块，m43.放电均流模块和m44.dc-dc电源模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明的技术方案，并非用于限定本发明的范围。

1、系统电源

如图1所示:测绘仪器在有220v交流电的情况下，通过系统主电源为仪器供电，同时使用双路充电管理、充电监测模块为两路备用电源充电。当主电源断电时，备用电源通过双路放电管理、监测模块和多路切换模块为测绘仪器供电。

系统工作原理

如图2所示：主电源监测保护电路提供主电源多重保护功能

输入电源极性反接保护:当系统电源反接时均流mos管1q1无栅极电源，使q1管关断。

输入电源过欠压、输出钳位：当系统电源过压或欠压时，系统通过电压采样电阻采集当前电压，经过电压放大器u1与参考电压源进行比较。通过二级管控制均流mos管1q1，使系统的输出电源钳位在设定的范围内。

输出过流保护：系统电源出现过流时，系统通过电流采样电阻r3采集系统电流。通过有源电流限制电路u2控制q1的栅极使q1及时关断，保护设备。可以通过不同的使用环境设制不同的保护参数，使仪器能满足航空、车载、船载测试时的电源要求。拓展了仪器的使用范围。

如图3所示:所述双路充电管理、充电监测模块，当系统为电池充电时，充电电流通过0.01欧姆的采样电阻将采样信号送给电流、电压镜像采样、调理电路模块。充电电压通过电组r1与r2分压将充电电压反馈给电流、电压镜像采样、调理电路模块。电流、电压镜像采样、调理电路模块将信号调理后分别送pwm控制器去控制每路电池的充电电压、充电电流。

如图4所示：当备用电源e1或e2为仪器供电时，备用电源e1的放电电流通过均流mos管5q5的导通电阻采集，并在电流镜像采样电路1中放大。备用电源e2的放电电流通过均流mos管6q6的导通电阻采集，并在电流镜像采样电路2中放大。均流模块中将备用电源e1的放电电流信号、备用电源e2的放电电流信号同设定的均流基准信号共同控制均流mos管5q5的栅极电压和均流mos管6q6的栅极电压。在一定的电压范围内控制电池放电电流的均流。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。