CN107492949A - 一种电源管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电源管理系统，该系统包括多路电源输入自动切换电路、主备电源切换电路、电源充电电路、备用电源保护电路，多路电源输入自动切换电路用于自动切换输入系统的外部电源，以及控制外部电源的闭合和断开，主备电源切换电路用于在外部电源断开时，将备用电源切换连接至用电设备，电源充电电路用于给备用电源充电，备用电源保护电路用于对备用电源进行充电和放电保护。本发明提供的电源管理系统，解决了现有的UPS电源系统对航空仪器的适用性不强，且备用电池易出现过充的问题。

Description

一种电源管理系统

技术领域

本发明涉及航空电源领域，具体涉及一种电源管理系统。

背景技术

在航空测量仪器使用的过程中，在主电源停止供电等异常情况发生时，需要及时保存测量数据，因此测量仪器不能立刻断电，以及在特殊情况下测量仪器不能断电。为此航空测量仪器的供电系统中除主电源外常配有备用电源(锂电池组)，当主电源不能正常工作时，能够自动切换到备用电源以保证系统的正常工作，亦可根据需要开启或关闭某路电源输入。现有的UPS电源系统大多采用逆变器交流变换的原理且为单路输入，在航空领域适用性不强。

在传统的UPS电源拓扑结构中，充电保护MOS管源极、用电负载、充电器负极共地，充电保护MOS管的源极跟备用电池负极没有连接，而充电保护MOS管的驱动电平是由电池供电的，这样就造成充电保护MOS管栅极驱动电平与充电保护MOS管的源极不接地，使充电MOS管不能被控制，存在发生过充的危险。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种UPS电源系统，以解决现有的UPS电源系统对航空仪器的适用性不强，且备用电池易出现过充的问题。

为此，本发明实施例提供了如下技术方案：

本发明实施例提供了一种电源管理系统，包括：多路电源输入自动切换电路，输入端连接多路外部电源，用于自动切换输入系统的外部电源，以及控制所述外部电源的闭合和断开；主备电源切换电路，第一输入端连接所述多路电源输入自动切换电路的输出端，第二输入端连接备用电源，输出端连接用电设备，用于在所述外部电源断开时，将所述备用电源切换连接至所述用电设备；电源充电电路，输入端连接所述多路电源输入自动切换电路的输出端及所述主备电源切换电路的第一输入端，输出端连接所述备用电源，用于给所述备用电源充电；备用电源保护电路，连接所述备用电源，用于对所述备用电源进行充电和放电保护。

可选地，所述电源管理系统还包括：滤波电路，连接所述多路电源输入自动切换电路的输出端，用于将输入系统的外部电源滤除共模干扰和差模干扰。

可选地，所述多电路输入自动切换电路包括：多个电源切换控制器，所述电源切换控制器的输入端分别连接所述外部电源，输出端连接所述用电设备，用于发出自动切换输入系统的外部电源的第一控制信号，以及控制所述外部电源闭合的第二控制信号、控制所述外部电源断开的第三控制信号。

可选地，所述多电路输入自动切换电路还包括：多个第一控制开关，所述第一控制开关的第一端分别连接所述外部电源，所述第一控制开关的第二端分别连接所述主备电源切换电路，所述第一控制开关的控制端分别连接所述电源切换控制器，当所述第一控制开关的控制端接收到所述第二控制信号时，使所述第一控制开关的第一端和所述第二端接通，当所述第一控制开关的控制端接收到所述第三控制信号时，使所述第一控制开关的第一端和第二端断开。

可选地，所述第一控制开关为：第一N沟道功率场效应管，所述第一N沟道功率效应管的源极连接所述外部电源，每个所述第一N沟道功率效应管的栅极连接所述电源切换控制器，多个所述第一N沟道功率效应管的漏极短接。

可选地，所述主备电源切换电路包括：第一主备电切换控制器，输入端连接至所述多路电源输入自动切换电路的输出端，输出端连接所述用电设备，用于发出将所述备用电源切换连接至所述用电设备的第四控制信号；第二主备电切换控制器，输入端连接所述备用电源，输出端连接所述用电设备，用于发出将所述备用电源切换连接至所述用电设备的第五控制信号。

可选地，所述主备电源切换电路还包括：第二控制开关，所述第二控制开关的第一端连接所述多路电源输入自动切换电路，所述第二控制开关的第二端连接所述用电设备，所述第二控制开关的控制端连接所述第一主备电切换控制器，当第二控制开关的控制端接收到所述第四控制信号时，使所述第二控制开关的第一端和第二端接通；第三控制开关，所述第三控制开关的第一端连接所述备用电源，所述第三控制开关的第二端连接所述用电设备，所述第三控制开关的控制端连接所述第二主备电切换控制器，当所述第三控制开关的控制端接收到所述第五控制信号时，使所述第三控制开关的第一端和第二端接通。

可选地，所述第二控制开关为：第一P沟道功率场效应管，所述第一P沟道功率场效应管的漏极连接至所述多路电源输入自动切换电路的输出端，源极连接所述用电设备，栅极连接所述第一主备电切换控制器；所述第三控制开关为：第二P沟道功率场效应管，所述P沟道功率场效应管的漏极连接所述备用电源，源极连接所述用电设备，栅极连接所述第二主备电切换控制器。

可选地，所述电源充电电路包括：恒压源电路，输入端连接至所述外部电源，第一输出端连接至功率运放电路，第二输出端连接至所述备用电源，用于将所述外部电源恒压输出至所述备用电源；功率运放电路，第一输入端连接所述外部电源，第二输入端连接所述恒压源电路的第一输出端，第一输出端连接限流器，第二输出端连接所述备用电源，用于将所述外部电源通过大功率运放变换为所述备用电源的浮充电压；限流器，输入端连接所述功率运放电路的第一输出端，输出端连接所述备用电源和接地端，用于对所述浮充电源进行限流；第一反馈电阻，所述第一反馈电阻一端接地，另一端连接所述功率运放电路的第三输入端，用于调节所述浮充电压；第二反馈电阻，所述第二反馈电阻串联连接在所述第一反馈电阻和所述备用电源之间，与所述功率运放电路并联，用于调节所述浮充电压。

可选地，所述备用电源包括由多个锂电池组成的锂电池组。

可选地，备用电源保护电路包括：控制器，具有第一控制端、第二控制端、第三控制端、输入端和输出端，其输入端连接所述备用电源的正极，其输出端连接所述备用电源的负极，当所述外部电源断开时，所述第一控制端发出第六控制信号；在所述备用电源的实际参数小于第一预定阈值时，所述第一控制端发出第七控制信号；在所述外部电源供电时，所述第二控制端发出第八控制信号；在所述备用电源的实际参数大于第二预定阈值时，所述第三控制端发出第九控制信号；放电控制开关，所述放电控制开关的第一端连接所述备用电源，所述放电控制开关的第二端连接充电控制开关，所述放电控制开关的控制端连接所述控制器的第一控制端；当所述放电控制开关的控制端接收到所述第六控制信号时，使所述放电控制开关的第一端和第二端接通，以使所述备用电源对所述用电设备供电；当所述放电控制开关的控制端接收到所述第七控制信号时，使所述放电控制开关的第一端和第二端断开，以使所述备用电源停止对所述用电设备供电；充电控制开关，所述充电控制开关的第一端连接所述放电控制开关，所述充电控制开关的第二端连接所述电源充电电路，所述充电控制开关的控制端连接所述控制器的第二控制端；当所述充电控制开关的控制端接收到所述第八控制信号时，使所述充电控制开关的第一端和第二端接通，以使所述外部电源对所述备用电源充电；充电保护开关，输入端连接所述控制器的第三控制端，输出端连接所述充电控制开关、接地端，当其输入端接收到所述第九控制信号时，控制闭合所述充电保护开关，使所述充电控制开关的第一端和第二端断开，所述外部电源停止对所述备用电源充电。

可选地，所述充电保护开关包括：三极管，所述三极管的集电极连接所述控制器的第二控制端，发射极连接所述充电控制开关和接地端，基极连接偏置电阻和二极管，用于在导通时将所述充电控制开关的控制端连接至接地端；二极管，所述二极管的正极连接所述控制器的第三控制端，负极连接所述基极，用于在所述备用电源的实际参数大于第二预定阈值时，接收所述控制器发出的所述第九控制信号，使所述三极管导通；偏置电阻，连接在所述基极和所述发射极之间，用于调节所述三极管的基极电流，保护所述三极管。

可选地，所述放电控制开关为：第二N沟道功率场效应管，所述第二N沟道功率场效应管的源极连接所述备用电源的负极，漏极连接所述充电控制开关，栅极连接所述控制器的第一控制端；所述充电控制开关为第三N沟道功率场效应管，所述第三N沟道功率场效应管的源极连接所述电源充电电路，漏极连接所述第二N沟道功率场效应管的漏极，栅极连接所述控制器的第二控制端。

本发明实施例，具有如下优点：

本发明实施例提供了一种电源管理系统，该系统包括多路电源输入自动切换电路、主备电源切换电路、电源充电电路、备用电源保护电路，多路电源输入自动切换电路用于自动切换输入系统的外部电源，以及控制外部电源的闭合和断开，主备电源切换电路用于在外部电源断开时，将备用电源切换连接至用电设备，电源充电电路用于给备用电源充电，备用电源保护电路用于对备用电源进行充电和放电保护。本发明提供的电源管理系统，使航空仪器使用时实现多路电源输入进行自动切换，及对备用电源所用锂电池组进行平衡充放电管理和主备用电源间的电源实现无缝切换，系统采用直流变换的原理，无逆变、隔离环节，真正意义上实现输出电压全在线UPS监测，解决了现有的UPS电源系统对航空仪器的适用性不强，且备用电池易出现过充的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1是根据本发明实施例的电源管理系统的一个电路结构图；

图2是根据本发明实施例的电源管理系统的另一个电路结构图；

图3是根据本发明实施例的电源管理系统的电源充电电路的结构图；

图4是根据本发明实施例的电源管理系统的备用电源保护电路的结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

在本发明实施例中提供了一种电源管理系统，用于为航空仪器实现多路电源输入进行自动切换，及对备用电源进行平衡充放电管理，在外部电源断开时，实现主备用电源的无缝切换。

图1是根据本发明实施例的电源管理系统的一个电路结构图，如图1所示，该电路结构图包括：多路电源输入自动切换电路11、主备电源切换电路12、用电设备13、电源充电电路14、备用电源15、备用电源保护电路16，其中：

多路电源输入自动切换电路11的输入端连接多路外部电源，用于自动切换输入系统的外部电源，以及控制外部电源的闭合和断开。随着航空技术的发展，高价值、长寿命的航空测量仪器对产品的轻量化提出了明确而迫切的需求，本实施例中的电压管理系统在航空测量仪器系统中将数据处理、传感器箱、电器箱、外温控箱仪器电源与备用电源、仪器电源与地面电源、仪器电源与机载电源和仪器的结构有机的融合在一起，实现了结构、功能与材料一体化成型，采用直流变换的原理，无逆变、隔离环节，多路电源输入自动切换电路11可以为系统输入多路外部电源，也可以控制其中一路外部电源或者多路外部电源的闭合和断开，为系统提供更可靠的电源，在使用航空仪器的过程中，如果外部电源突然断电，则多路电源输入自动切换电路11自动切换其他输入的外部电源。

主备电源切换电路12的第一输入端连接多路电源输入自动切换电路11的输出端，第二输入端连接备用电源15，输出端连接用电设备13，用于在外部电源断开时，将备用电源15切换连接至用电设备13。例如在所有外部电源突然断开时，主备电源切换电路12立刻将备用电源15自动切换连接至用电设备13，用电设备13不会因为外部电源的突然断开而突然断电，设备的数据也不会因此而丢失。其中，备用电源15包括由多个锂电池组成的锂电池组。

电源充电电路14的输入端连接多路电源输入自动切换电路11的输出端及主备电源切换电路12的第一输入端，输出端连接备用电源15，用于给备用电源15充电。具体地，外部电源在给用电设备13供电时，同时也给备用电源15充电，当外部电源断开时，备用电源15里的电量就可以继续给用电设备15供电。

备用电源保护电路16连接备用电源15，用于对备用电源15进行充电和放电保护，以对锂电池的充放电过程提供保护，防止电池过充、过放、过流，从而提高锂电池组的使用寿命。

根据本发明提供的电源管理系统，可以实现多路电源输入进行自动切换，及对备用电源所用锂电池组进行平衡充放电管理和主备用电源间的电源实现无缝切换，系统采用直流变换的原理，无逆变、隔离环节，真正意义上实现输出电压全在线UPS监测，解决了现有的UPS电源系统对航空仪器的适用性不强，且备用电池易出现过充的问题。

实施例2

本发明的另一个实施例还提供了一种电源管理系统，如图2所示，在前一实施例的基础上，其多路电源输入自动切换电路11包括多个电源切换控制器，在本实施例中有3个电源切换控制器，每个电源切换控制器的输入端分别连接一路外部电源，输出端连接用电设备13，电源切换控制器发出自动切换输入系统的外部电源的第一控制信号，以及控制外部电源闭合的第二控制信号、控制外部电源断开的第三控制信号。例如在实际应用过程中，有三路外部电源输入系统，在用电设备用电过程只需要外部电源1，如果外部电源1因为故障突然断电，则电源切换控制器发出第一控制信号，将输入系统的电源切换为外部电源2或外部电源3，避免出现用电设备13突然断开导致数据无法及时保存的问题。其中，外部电源可以根据实际使用情况输入多路外部电源，电源切换控制器的数量和输入的外部电源的数量相同。

在一个优选实施方式中，多路电源输入自动切换电路11还包括多个第一控制开关，每个第一控制开关的第一端分别连接一路外部电源，第二端分别连接主备电源切换电路12，控制端分别连接一个上述电源切换控制器，当第一控制开关的控制端接收到第一控制信号和第二控制信号时，使第一控制开关的第一端和第二端接通，当第一控制开关的控制端接收到第三控制信号时，使第一控制开关的第一端和第二端断开。即当系统有外部电源输入时，电源切换控制器发送第一控制信号，使其接入该路外部电源，同时给第一控制开关发送第二控制信号，第一控制开关的控制端接收到第二控制信号后，则使第一控制开关闭合，电路导通；在使外部电源断开时，则电源切换控制器发送第三控制信号给第一控制开关，第一控制器开关接收到第三控制信号后，则使第一控制开关断开，电路断路。

在一个可选实施例中，上述第一控制开关为第一N沟道功率场效应管，如图2所示，为MOS管Q1、Q2、Q3，该N沟道MOS管的源极连接外部电源，栅极连接一个上述电源切换控制器，多个N沟道MOS管的漏极短接，即当栅极接收到第二控制信号时，使源极和漏极导通，漏极接入用电系统，则该路外部电源输入用电系统，当栅极接收到第三控制信号时，使源极和漏极断开，则外部电源停止供电，利用MOS管作为电路开关使用。

本实施例中的主备电源切换电路12还包括第一主备电切换控制器，该第一主备电切换控制器的输入端连接至多路电源输入自动切换电路11的输出端，输出端连接用电设备13，用于发出将备用电源15切换连接至用电设备13的第四控制信号；第二主备电切换控制器，输入端连接备用电源15，输出端连接用电设备13，用于发出将备用电源15切换连接至用电设备13的第五控制信号。其中，第一主备电切换控制器和第二主备电切换控制器的作用是相同的，即都是用于在外部电源断开时，发出将备用电源15切换连接至用电设备13的控制信号，第四控制信号和第五控制信号的作用也是相同的。

在一个优选实施方式中，主备电源切换电路12还包括第二控制开关，其第一端连接多路电源输入自动切换电路11，第二端连接用电设备13，控制端连接第一主备电切换控制器，当其控制端接收到第四控制信号时，使其第一端和第二端接通，则电路导通；第三控制开关，其第一端连接备用电源13，第二端连接用电设备13，控制端连接第二主备电切换控制器，当其控制端接收到第五控制信号时，使其第一端和第二端接通。当第二控制开关和第三控制开关闭合，使电路导通时，备用电源15对用电设备13供电，从而实现备用电源15与外部电源的自动切换，保证系统用电的稳定性。

在一个优选实施方式中，上述第二控制开关为第一P沟道功率场效应管，如图2所示，为MOS管Q8、Q9，即第一P沟道MOS管，其漏极连接至多路电源输入自动切换电路11的输出端，源极连接用电设备13，栅极连接第一主备电切换控制器；第三控制开关为第二P沟道功率场效应管，即第二P沟道MOS管，其漏极连接备用电源15，源极连接用电设备13，栅极连接第二主备电切换控制器。利用MOS管的开关特性，保证备用电池与外部电源实现全自动无缝切换。

图3是根据本发明实施例的电源管理系统的电源充电电路的结构图，如图3所示，在一个可选实施例中，电源充电电路14包括恒压源电路141，恒压源电路141的输入端连接至外部电源，第一输出端连接至功率运放电路142，第二输出端连接至备用电源15，用于将外部电源恒压输出至备用电源15，本实施例主要用于航空仪器设备充电使用，采用高精度恒压源给功率运放电路142提供基准电压，实现对浮充电压的精确控制；在该具体实施方式中，电源充电电路14还包括功率运放电路142，功率运放电路142的第一输入端连接外部电源，第二输入端连接恒压源电路141的第一输出端，第一输出端连接限流器143，第二输出端连接备用电源15，用于将外部电源通过大功率运放变换为备用电源15的浮充电压，在UPS备用锂电池组充电电路时，由于充电器常挂在系统中对电池进行浮充，锂电池一直处于满充状态，因此对电池的浮充电压的控制非常重要，本实施例选择高精度、大电流的线性功率运放做为电压变换的主控芯片，功率运放电路142在现有技术中比较常用，主要目的是对输出功率进行放大，输出稳定性好。

具体地，如图3所示，该电源充电电路14还包括限流器143，输入端连接功率运放电路142的第一输出端，输出端连接备用电源15和接地端，用于对浮充电源进行限流；第一反馈电阻R1，其一端接地，另一端连接功率运放电路142的第三输入端，用于调节浮充电压；第二反馈电阻R2，串联连接在第一反馈电阻R1和备用电源15之间，与功率运放电路142并联，用于调节浮充电压。电源充电电路14的输出电压可以通过调节反馈电阻R1、R2的大小进行配置，也可以通过调节恒压源电路141的输出电压精确配置，以达到对浮充电压的精确控制。

现有的锂电池组充放电保护电路可分为充电回路与放电回路共用，和充电回路与放电回路分开两种，由于UPS电源系统的里电池组充电回路和放电回路需要共地，因此需要采用充电回路与放电回路共用的保护回路，但是现有的保护回路中，如图2中的锂电池组保护电路，充电MOS管Q6的源极与备用电池组的负极没有连接，而充电保护MOS管Q6的驱动电平是由电池组提供的，这样容易使充电MOS管Q6不能被控制，存在过充的危险。在本实施例中，采用两路信号分别驱动充电MOS管的开启和关断，从而解决了充电保护MOS管Q6的栅极驱动电平与源极不共地的问题。

具体地，如图4所示，备用电源保护电路16包括控制器，控制器的第一控制端连接放电控制开关Q5的控制端，第二控制端连接充电控制开关Q6的控制端，第三控制端连接充电保护电路，输入端连接备用电源15的正极，输出端连接备用电源15的负极，当外部电源断开时，第一控制端发出第六控制信号给放电控制开关，该第六控制信号为高电平或者低电平，当放电控制开关的控制端接收到第六控制信号时，使放电控制开关的第一端和第二端接通，以使备用电源15对用电设备13供电；在备用电源15的实际参数小于第一预定阈值时，例如当锂电池组电量过低时，第一控制端发出第七控制信号，当放电控制开关Q5的控制端接收到第七控制信号时，使放电控制开关Q5的第一端和第二端断开，以使备用电源停止对用电设备供电；

在外部电源供电时，第二控制端发出第八控制信号，该第八控制信号可以为高电平信号，当充电控制开关Q6的控制端接收到第八控制信号时，使充电控制开关的第一端和第二端接通，以使外部电源对备用电源充电；在备用电源的实际参数大于第二预定阈值时，例如当备用锂电池组中的其中一节电池出现过充或者过热现象时，第三控制端发出第九控制信号，该第九控制信号为低电平信号，当充电保护开关的输入端接收到第九控制信号时，控制闭合充电保护开关，充电保护开关接地，Q6的控制端被充电保护开关短接而接地，因此充电控制开关Q6的第一端和第二端断开，外部电源停止对所述备用电源充电，解决了现有的充放电保护回路中，充电MOS管栅极驱动电平与源极不能共地的问题，避免出现充电控制开关接收到低电平信号依然不能及时断开，停止充电。

具体地，如图4所示，充电保护开关包括三极管Q7，三极管Q7的集电极连接控制器，发射极连接充电控制开关Q6和接地端，基极连接偏置电阻和二极管D1，用于在导通时将充电控制开关的控制端连接至接地端，二极管D1，其正极连接控制器的第三控制端，负极连接三极管Q7基极，用于在备用电源的实际参数大于第二预定阈值时，接收控制器发出的第九控制信号，使三极管导通，例如备用电池组中有一节电池过充，控制器发出低电平信号给三极管和二极管以及充电控制开关Q6，三极管导通后，Q6的控制端被短接至接地端，同时充电控制开关Q6断开，电源充电电路停止对备用电源充电；充电保护电路还包括偏置电阻，连接在三极管Q7的基极和发射极之间，用于调节三极管Q7的基极电流，保护三极管Q7。

在一个优选实施方式中，如图4所示，放电控制开关为第二N沟道功率场效应管，即MOS管Q5，其源极连接备用电源的负极，漏极连接充电控制开关，栅极连接控制器的第一控制端，充电控制开关为第三N沟道功率场效应管，即MOS管Q6，其源极连接电源充电电路，漏极连接MOS管Q5的漏极，栅极连接控制器的第二控制端。具体地，在外部电源断开时，控制器发出控制信号给放电MOS管，放电MOS管导通，充电MOS管由于其寄生二极管，处于导通状态，因此放电MOS管与用电设备连接，备用电源给备用电源供电；在备用电池组中有出现电量过低现象时，控制器发出控制信号给放电MOS管，放电MOS管断开，备用电池组停止给用电设备供电；在外部电源供电时，控制器给充电MOS管发出高电平信号，充电MOS管导通，此时放电MOS管由于其寄生二极管，处于导通状态，因此充电电路可以给备用电池组充电；在备用电池组出现过充或者过热现象时，控制器给充电MOS管、三极管发出低电平信号，三极管导通，充电MOS管断开，此时充电MOS管的栅极被三极管短接接地端，因此避免了充电MOS管不能被控制，保证其断开。

在一个可选实施方式中，上述电源管理系统还包括滤波电路，连接在多路电源输入自动切换电路的输出端，用于将输入系统的外部电源滤除共模干扰和差模干扰。如图2所示，滤波电路为EMC滤波模块，为保证电路对其他设备不会产生电磁辐射、抗电磁干扰性能好，同时通过屏蔽、滤波和滤波器的设计能实现良好的电磁兼容性能。

综上所述，本发明实施例的电源管理系统，与传统的交流UPS相比本系统采用直流变换的原理，无逆变、隔离环节，真正意义上实现电压全在线UPS监测；采用浮充方式对备用电池充电，保证系统备用电源时刻电量充足，输入电源为负载提供电源的同时对电池进行充电，使备用电池和系统电源同时对负载电源进行监测；多路输入自动切换无需人员参与，备用电池与主电源之间采用MOS管控制，保证多路输入、备用电池与主电源实现全自动、无缝切换；备用电池采用高能量密度的锂电池，使系统做到轻量化，便于运输，可随身携带；锂电池组保护模块具有过流、过压、过充、温度过热保护、平衡充电功能，此电路解决了UPS保护电路中充电MOS管没有与电池负极相接，也能正常驱动的问题；电路所用器件全部采用线性器件，对其他设备不会产生电磁辐射、抗电磁干扰性能好，同时通过屏蔽、滤波和滤波器的设计实现良好的电磁兼容性能；通过系统级及器件级的可靠性设计保证单机的高可靠性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种电源管理系统，其特征在于，包括：

多路电源输入自动切换电路，输入端连接多路外部电源，用于自动切换输入系统的外部电源，以及控制所述外部电源的闭合和断开；

主备电源切换电路，第一输入端连接所述多路电源输入自动切换电路的输出端，第二输入端连接备用电源，输出端连接用电设备，用于在所述外部电源断开时，将所述备用电源切换连接至所述用电设备；

电源充电电路，输入端连接所述多路电源输入自动切换电路的输出端及所述主备电源切换电路的第一输入端，输出端连接所述备用电源，用于给所述备用电源充电；

备用电源保护电路，连接所述备用电源，用于对所述备用电源进行充电和放电保护。

2.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，还包括：滤波电路，连接所述多路电源输入自动切换电路的输出端，用于将输入系统的外部电源滤除共模干扰和差模干扰。

3.根据权利要求1或2所述的电源管理系统，其特征在于，所述多电路输入自动切换电路包括：

多个电源切换控制器，所述电源切换控制器的输入端分别连接所述外部电源，输出端连接所述用电设备，用于发出自动切换输入系统的外部电源的第一控制信号，以及控制所述外部电源闭合的第二控制信号、控制所述外部电源断开的第三控制信号。

4.根据权利要求3所述的电源管理系统，其特征在于，所述多电路输入自动切换电路还包括：

多个第一控制开关，所述第一控制开关的第一端分别连接所述外部电源，所述第一控制开关的第二端分别连接所述主备电源切换电路，所述第一控制开关的控制端分别连接所述电源切换控制器，当所述第一控制开关的控制端接收到所述第二控制信号时，使所述第一控制开关的第一端和所述第二端接通，当所述第一控制开关的控制端接收到所述第三控制信号时，使所述第一控制开关的第一端和第二端断开。

5.根据权利要求4所述的电源管理系统，其特征在于，所述第一控制开关为：

第一N沟道功率场效应管，所述第一N沟道功率效应管的源极连接所述外部电源，每个所述第一N沟道功率效应管的栅极连接所述电源切换控制器，多个所述第一N沟道功率效应管的漏极短接。

6.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，所述主备电源切换电路包括：

第一主备电切换控制器，输入端连接至所述多路电源输入自动切换电路的输出端，输出端连接所述用电设备，用于发出将所述备用电源切换连接至所述用电设备的第四控制信号；

第二主备电切换控制器，输入端连接所述备用电源，输出端连接所述用电设备，用于发出将所述备用电源切换连接至所述用电设备的第五控制信号。

7.根据权利要求6所述的电源管理系统，其特征在于，所述主备电源切换电路还包括：

第二控制开关，所述第二控制开关的第一端连接所述多路电源输入自动切换电路，所述第二控制开关的第二端连接所述用电设备，所述第二控制开关的控制端连接所述第一主备电切换控制器，当第二控制开关的控制端接收到所述第四控制信号时，使所述第二控制开关的第一端和第二端接通；

第三控制开关，所述第三控制开关的第一端连接所述备用电源，所述第三控制开关的第二端连接所述用电设备，所述第三控制开关的控制端连接所述第二主备电切换控制器，当所述第三控制开关的控制端接收到所述第五控制信号时，使所述第三控制开关的第一端和第二端接通。

8.根据权利要求7所述的电源管理系统，其特征在于，

所述第二控制开关为：

第一P沟道功率场效应管，所述第一P沟道功率场效应管的漏极连接至所述多路电源输入自动切换电路的输出端，源极连接所述用电设备，栅极连接所述第一主备电切换控制器；

所述第三控制开关为：

第二P沟道功率场效应管，所述P沟道功率场效应管的漏极连接所述备用电源，源极连接所述用电设备，栅极连接所述第二主备电切换控制器。

9.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，所述电源充电电路包括：

恒压源电路，输入端连接至所述外部电源，第一输出端连接至功率运放电路，第二输出端连接至所述备用电源，用于将所述外部电源恒压输出至所述备用电源；

功率运放电路，第一输入端连接所述外部电源，第二输入端连接所述恒压源电路的第一输出端，第一输出端连接限流器，第二输出端连接所述备用电源，用于将所述外部电源通过大功率运放变换为所述备用电源的浮充电压；

限流器，输入端连接所述功率运放电路的第一输出端，输出端连接所述备用电源和接地端，用于对所述浮充电源进行限流；

第一反馈电阻，所述第一反馈电阻一端接地，另一端连接所述功率运放电路的第三输入端，用于调节所述浮充电压；

第二反馈电阻，所述第二反馈电阻串联连接在所述第一反馈电阻和所述备用电源之间，与所述功率运放电路并联，用于调节所述浮充电压。

10.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，所述备用电源包括由多个锂电池组成的锂电池组。

11.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，备用电源保护电路包括：

控制器，具有第一控制端、第二控制端、第三控制端、输入端和输出端，其输入端连接所述备用电源的正极，其输出端连接所述备用电源的负极，当所述外部电源断开时，所述第一控制端发出第六控制信号；在所述备用电源的实际参数小于第一预定阈值时，所述第一控制端发出第七控制信号；在所述外部电源供电时，所述第二控制端发出第八控制信号；在所述备用电源的实际参数大于第二预定阈值时，所述第三控制端发出第九控制信号；

放电控制开关，所述放电控制开关的第一端连接所述备用电源，所述放电控制开关的第二端连接充电控制开关，所述放电控制开关的控制端连接所述控制器的第一控制端；当所述放电控制开关的控制端接收到所述第六控制信号时，使所述放电控制开关的第一端和第二端接通，以使所述备用电源对所述用电设备供电；当所述放电控制开关的控制端接收到所述第七控制信号时，使所述放电控制开关的第一端和第二端断开，以使所述备用电源停止对所述用电设备供电；

充电控制开关，所述充电控制开关的第一端连接所述放电控制开关，所述充电控制开关的第二端连接所述电源充电电路，所述充电控制开关的控制端连接所述控制器的第二控制端；当所述充电控制开关的控制端接收到所述第八控制信号时，使所述充电控制开关的第一端和第二端接通，以使所述外部电源对所述备用电源充电；

充电保护开关，输入端连接所述控制器的第三控制端，输出端连接所述充电控制开关、接地端，当其输入端接收到所述第九控制信号时，控制闭合所述充电保护开关，使所述充电控制开关的第一端和第二端断开，所述外部电源停止对所述备用电源充电。

12.根据权利要求11所述的电源管理系统，其特征在于，所述充电保护开关包括：

三极管，所述三极管的集电极连接所述控制器的第二控制端，发射极连接所述充电控制开关和接地端，基极连接偏置电阻和二极管，用于在导通时将所述充电控制开关的控制端连接至接地端；

二极管，所述二极管的正极连接所述控制器的第三控制端，负极连接所述基极，用于在所述备用电源的实际参数大于第二预定阈值时，接收所述控制器发出的所述第九控制信号，使所述三极管导通；

偏置电阻，连接在所述基极和所述发射极之间，用于调节所述三极管的基极电流，保护所述三极管。

13.根据权利要求11所述的电源管理系统，其特征在于，

所述放电控制开关为：第二N沟道功率场效应管，所述第二N沟道功率场效应管的源极连接所述备用电源的负极，漏极连接所述充电控制开关，栅极连接所述控制器的第一控制端；

所述充电控制开关为第三N沟道功率场效应管，所述第三N沟道功率场效应管的源极连接所述电源充电电路，漏极连接所述第二N沟道功率场效应管的漏极，栅极连接所述控制器的第二控制端。