一种配电自动化终端低成本后备电源充电电路及方法与流程

本发明涉及配电，具体涉及一种配电自动化终端的后备电源充电电路，还涉及一种后备电源的充电方法。

背景技术：

1、配电自动化终端主要包括馈线终端（ftu）和站所终端（dtu）。配电自动化终端的后备电源采用免维护阀控铅酸蓄电池或超级电容，或其它新能源电池，如超级电容、钛酸锂电池等，种类较多，不同现场需要匹配不同的后备电源。

2、现有技术中的充电方案是对不同后备电源使用不同原理的电路。例如，蓄电池通常本身带电，而超级电容则需要从0v开始充电，充电初始阶段相当于后备电源短路，因此蓄电池和超级电容需要使用不同的充电方案，造成管理成本高，现场匹配不方便等问题。另一方面，多数后备电源直接将电压经过一个二极管后给电池充电，若电池短路，容易造成相关电路损坏造成不必要的损失。

技术实现思路

1、本发明提出了一种配电自动化终端低成本后备电源充电电路及方法，其目的是：一、解决因后备电源不同所造成的管理成本高和匹配不方便的问题；二、解决现有的充电电路和方法无法实现不具备短路保护功能的问题。

2、本发明技术方案如下：

3、一种配电自动化终端低成本后备电源充电电路，包括三端稳压电路和自适应充电电路；

4、所述自适应充电电路的输入端与电源端pwr相连接，输出端与后备电源相连接；

5、所述自适应充电电路包括比较器d1和比较器d2，以及由比较器d1和比较器d2控制的mosfet管v5；

6、当电源端pwr的电压与比较器d1及比较器d2的供电电压相匹配时，电源端pwr作为vcc端直接为比较器d1和比较器d2供电；

7、当电源端pwr的电压与比较器d1及比较器d2的供电电压不匹配时，电源端pwr与三端稳压电路输入端相连接，将三端稳压电路的输出端作为vcc端为比较器d1和比较器d2供电。

8、作为所述配电自动化终端低成本后备电源充电电路的进一步改进：所述三端稳压电路包括二极管v2、电阻r1、稳压二极管v3、三极管v4和电容c2；

9、电源端pwr与二极管v2的正极相连；二极管v2负极与三极管v4集电极相连，同时与所述电阻r1一端相连；电阻r1另一端与所述三极管v4基极相连，同时与稳压二极管v3阴极相连；稳压二极管v3阳极与接地端gnd相连；所述三极管v4发射极与电容c2一端相连，电容c2另一端与接地端gnd相连接；

10、所述三极管v4发射极即为三端稳压电路的输出端。

11、作为所述配电自动化终端低成本后备电源充电电路的进一步改进：所述自适应充电电路还包括电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、稳压二极管v6、二极管v7、电感l1和电容c3；

12、所述pwr端通过依次串联的电阻r2、电阻r3及电阻r4与接地端gnd相连接，同时与电阻r5的一端相连接；电阻r5的另一端通过依次串联的电阻r6及电阻r7与接地端gnd相连接；

13、电阻r6和电阻r7之间的连接点与比较器d1的正极输入端相连接，电阻r3和电阻r4之间的连接点与比较器d1的负极输入端以及比较器d2的正极输入端分别相连接；比较器d1的输出端与比较器d2的负极输入端相连接；vcc端还通过电阻r8与比较器d2的负极输入端相连接；

14、电阻r5的另一端与mosfet管v5的源极相连接，比较器d2的输出端与稳压二极管v6的正极相连接，稳压二极管v6的负极与mosfet管v5的栅极相连接，mosfet管v5的漏极与二极管v7的负极相连接，二极管v7的正极与接地端gnd相连接；mosfet管v5的源极和栅极之间连接有所述电阻r9；

15、mosfet管v5的漏极还与电感l1的一端相连接，电感l1的另一端通过电容c3连接接地端gnd；

16、电感l1的另一端为自适应充电电路的输出端。

17、作为所述配电自动化终端低成本后备电源充电电路的进一步改进：还包括充电防护电路，所述充电防护电路包括瞬态电压抑制二极管v1和电容c1；

18、所述电源端pwr与所述瞬态电压抑制二极管v1一端相连，同时与所述电容c1正极相连；所述瞬态电压抑制二极管v1另一端与接地端gnd相连，同时与所述电容c1负极相连。

19、作为所述配电自动化终端低成本后备电源充电电路的进一步改进：还包括后备电源防护电路，所述后备电源防护电路包括瞬态电压抑制二极管v8，所述瞬态电压抑制二极管v8的一端与自适应充电电路的输出端相连接、另一端与接地端gnd相连接。

20、本发明还提出了一种基于上述配电自动化终端低成本后备电源充电电路的充电方法：

21、电阻r5为限流电阻，根据电阻r5的阻值以及限流值，设置电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r6和电阻r7的阻值，从而：

22、当电阻r5上的充电电流小于设置的限流值时，比较器d1正极输入端的电压大于其负极输入端的电压；此时所述比较器d1输出为oc门输出，输出电压等于vcc端电压，比较器d2的负极输入端电压为vcc端电压，比较器d2负极输入端电压大于其正极输入端电压，比较器d2输出电压为低电压，mosfet管v5源极与漏极导通，给电感l1、电容c3与后备电源充电；

23、当电阻r5上的充电电流大于设置的限流值时，比较器d1正极输入端的电压小于其负极输入端的电压；此时所述比较器d1输出为低电压，比较器d2的负极输入端电压为低电压，比较器d2负极输入端电压小于其正极输入端电压，比较器d2输出为oc门输出，输出电压等于vcc端电压，mosfet管v5源极与漏极不导通，此时电感l1为电容c3与后备电源充电。

24、相对于现有技术，本发明具有以下积极效果：

25、一、本发明可根据后备电源的电压和设定的限流值，通过调整相关电阻的阻值实现恒流充电，从而满足铅酸蓄电池、锂电池、超级电容等不同类型以及不同电压的后备电源的充电要求，多种后备电源可以共用相同的充电方案，适用能力强，解决了传统方案管理成本高和匹配不方便的问题，同时具备输出短路保护功能，系统可靠性大幅度提高。

26、二、本发明可以根据pwr端的电压，选择增加三端稳压电路，为充电电路中的比较器提供相匹配的供电电压。

27、三、本发明电路简单，逻辑清晰，使用元器件较少，成本较低，可靠性高。

技术特征：

1.一种配电自动化终端低成本后备电源充电电路，其特征在于：包括三端稳压电路和自适应充电电路；

2.如权利要求1所述的配电自动化终端低成本后备电源充电电路，其特征在于：所述三端稳压电路包括二极管v2、电阻r1、稳压二极管v3、三极管v4和电容c2；

3.如权利要求1所述的配电自动化终端低成本后备电源充电电路，其特征在于：所述自适应充电电路还包括电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、稳压二极管v6、二极管v7、电感l1和电容c3；

4.如权利要求1所述的配电自动化终端低成本后备电源充电电路，其特征在于：还包括充电防护电路，所述充电防护电路包括瞬态电压抑制二极管v1和电容c1；

5.如权利要求1所述的配电自动化终端低成本后备电源充电电路，其特征在于：还包括后备电源防护电路，所述后备电源防护电路包括瞬态电压抑制二极管v8，所述瞬态电压抑制二极管v8的一端与自适应充电电路的输出端相连接、另一端与接地端gnd相连接。

6.基于如权利要求3所述的配电自动化终端低成本后备电源充电电路的充电方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种配电自动化终端低成本后备电源充电电路及方法。配电自动化终端低成本后备电源充电电路包括充电防护电路、三端稳压电路、自适应充电电路和后备电源防护电路。自适应充电电路的输入端与电源端PWR相连接，输出端与后备电源相连接；自适应充电电路包括比较器D1和比较器D2，以及由比较器D1和比较器D2控制的MOSFET管V5。本发明可根据不同输入电压选择不同阻值来进行限流充电，实现对不同电压的后备电源的充电，具有适用能力强、可进行短路保护、成本低等优点。

技术研发人员：王发正,段文勇,刘志军,程孟,张皓,杨业旺,李福林,邢晓恒,吴长意,李佳良,闫艺宝
受保护的技术使用者：烟台东方威思顿电气有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15