一种T-BOX的磷酸铁锂电池备用电源电路的制作方法

本发明涉及一种t-box的备用电源电路，尤其涉及一种t-box的磷酸铁锂电池备用电源电路。

背景技术：

关于t-box的备用电源，在国标bg/t-32960中规定如下：t-box在外部电源异常断开后，需仍可独立运行，且至少保障外部电源断开前10分钟数据上传到企业平台。

根据部分客户市场需求，要求可独立供电工作30分钟。按此要求，备用电池需要至少500mah的容量；考虑到低温电池放电性能衰减，电池容量需要使用1000mah的容量。

传统方案使用镍氢电池，由于受镍氢电池能量密度偏低的影响，需要使用四节电池提供1000mah@4.8v。其优点可4.8v直接供给5v系统，无需升压；其缺点电池体积大，成本高，寿命低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种体积小、重量轻、成本低、寿命长的t-box的磷酸铁锂电池备用电源电路。

按照本发明提供的t-box的磷酸铁锂电池备用电源电路采用的主要技术方案为：包括保护电路、降压电路、第一降压芯片u2、第二降压芯片u3、升压芯片u4、can通讯模块、主控模块、通讯模块、磷酸铁锂电池和充电开关；

所述第一保护电路的输入端接外部电源，所述第一保护电路的输出端接所述降压电路的输入端；

所述降压电路的输出端分别接所述can通讯模块、所述第一降压芯片u2的输入端、所述第二降压芯片u3的输入端；

所述第一降压芯片u2的输出端接所述主控模块；

所述第二降压芯片u3的输出端分别接所述通讯模块和所述充电开关的一端；

所述充电开关的另一端和所述升压芯片u4的输入端连接后接所述磷酸铁锂电池；

所述升压芯片u4的输出端接所述降压电路的输出端；

所述降压电路、所述第一降压芯片u2、所述第二降压芯片u3、所述升压芯片u4、所述磷酸铁锂电池和所述充电开关均与所述主控模块连接。

本发明提供的t-box的磷酸铁锂电池备用电源电路还采用如下附属技术方案：

所述主控模块上设有使能控制脚en1、使能控制脚en2、使能控制脚en3、使能控制脚en4、使能控制脚en5、电压采集引脚a/d1和电压采集引脚a/d2；所述使能控制脚en1和所述电压采集引脚a/d1均与所述降压电路连接；所述使能控制脚en2与所述第一降压芯片u2连接；所述使能控制脚en3与所述第二降压芯片u3连接；所述使能控制脚en4与所述充电开关连接；所述使能控制脚en5和所述电压采集引脚a/d2均与所述升压芯片u4连接。

所述保护电路包括肖特基二极管d1、电感l1和电容c1，所述肖特基二极管d1的输入端接所述外部电源，所述肖特基二极管d1的输出端接所述电感l1的一端，所述电感l1的另一端与所述电容c1的一端连接后接所述降压电路的输入端；所述电容c1的另一端接地。

所述降压电路包括dc/dc模块、肖特基二极管d2、电感l2和电容c2，所述dc/dc模块的一端为所述降压电路的输入端，所述dc/dc模块的另一端与所述肖特基二极管d2的输出端连接后接所述电感l2的一端，所述电感l2的另一端与所述电容c2的一端连接后为所述降压电路的输出端，所述肖特基二极管d2的输入端接地，所述电容c2的另一端接地。

所述充电开关为场效应管。

所述通讯模块为4g模块。

所述升压芯片u4与所述降压电路之间设有肖特基二极管d3。

所述第一降压芯片u2的型号为：1117-3.3v，所述第二降压芯片u3的型号为：mic29302，所述升压芯片u4的型号为：msp430。

所述dc/dc模块的型号为：lmr14050。

所述磷酸铁锂电池仅为一节，其型号为：村田18650ftc1。

按照本发明提供的t-box的磷酸铁锂电池备用电源电路与现有技术相比具有如下优点：本发明使用能量密度更高的磷酸铁锂电池作为t-box的备用电源，成本大幅降低，4节镍氢电池成本大约45-60元，而一节磷酸铁锂电池成本为20-25元，成本降低50％；体积缩小，4节镍氢电池体积约为39200平方毫米，而一节18650磷酸铁锂电池体积约为21060平方毫米，体积减小30％；重量减轻，4节镍氢电池重量大约100g，而一节磷酸铁锂电池重量约为40g，重量降低60％；提高使用寿命，镍氢电池寿命一般为5000次充放电，而磷酸铁锂电池可充放电8000次，寿命提高37％。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明的电路原理图。

图2是本发明中的磷酸铁锂电池充电时的电路原理图。

图3是本发明中的磷酸铁锂电池放电时的电路原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参见图1至图3，按照本发明提供的t-box的磷酸铁锂电池备用电源电路实施例，包括保护电路1、降压电路2、第一降压芯片u2、第二降压芯片u3、升压芯片u4、can通讯模块3、主控模块4、通讯模块、磷酸铁锂电池和充电开关；所述第一保护电路1的输入端接外部电源，所述第一保护电路1的输出端接所述降压电路2的输入端；所述降压电路2的输出端分别接所述can通讯模块3、所述第一降压芯片u2的输入端、所述第二降压芯片u3的输入端；所述第一降压芯片u2的输出端接所述主控模块4；所述第二降压芯片u3的输出端分别接所述通讯模块和所述充电开关的一端；所述充电开关的另一端和所述升压芯片u4的输入端连接后接所述磷酸铁锂电池；所述升压芯片u4的输出端接所述降压电路2的输出端；所述降压电路2、所述第一降压芯片u2、所述第二降压芯片u3、所述升压芯片u4、所述磷酸铁锂电池和所述充电开关均与所述主控模块4连接。本发明使用能量密度更高的磷酸铁锂电池作为t-box的备用电源，成本大幅降低，4节镍氢电池成本大约45-60元，而一节磷酸铁锂电池成本为20-25元，成本降低50％；体积缩小，4节镍氢电池体积约为39200平方毫米，而一节18650磷酸铁锂电池体积约为21060平方毫米，体积减小30％；重量减轻，4节镍氢电池重量大约100g，而一节磷酸铁锂电池重量约为40g，重量降低60％；提高使用寿命，镍氢电池寿命一般为5000次充放电，而磷酸铁锂电池可充放电8000次，寿命提高37％。

参见图1至图3，根据本发明上述的实施例，所述保护电路1包括肖特基二极管d1、电感l1和电容c1，所述肖特基二极管d1的输入端接所述外部电源，所述肖特基二极管d1的输出端接所述电感l1的一端，所述电感l1的另一端与所述电容c1的一端连接后接所述降压电路2的输入端；所述电容c1的另一端接地。保护电路1的设置可以防反向电压，浪涌，快速脉冲群，提高本发明运行的稳定性。

参见图1至图3，根据本发明上述的实施例，所述降压电路2包括dc/dc模块、肖特基二极管d2、电感l2和电容c2，所述dc/dc模块的一端为所述降压电路2的输入端，所述dc/dc模块的另一端与所述肖特基二极管d2的输出端连接后接所述电感l2的一端，所述电感l2的另一端与所述电容c2的一端连接后为所述降压电路2的输出端，所述肖特基二极管d2的输入端接地，所述电容c2的另一端接地。上述降压电路2可以将方波电压变成直流电压。

参见图1至图3，根据本发明上述的实施例，所述主控模块4上设有使能控制脚en1、使能控制脚en2、使能控制脚en3、使能控制脚en4、使能控制脚en5、电压采集引脚a/d1和电压采集引脚a/d2；所述使能控制脚en1和所述电压采集引脚a/d1均与所述降压电路2连接；所述使能控制脚en2与所述第一降压芯片u2连接；所述使能控制脚en3与所述第二降压芯片u3连接；所述使能控制脚en4与所述充电开关连接；所述使能控制脚en5和所述电压采集引脚a/d2均与所述升压芯片u4连接。所述使能控制脚en1和所述电压采集引脚a/d1均与所述dc/dc模块连接。

具体使用时，参见图1外部电源为12v，经过由保护电路1输入给降压电路2，降压至5v，给5v系统供电；5v系统供电电压直接给can通讯模块3供电，第一降压芯片u2将5v降压至3.3v给3.3v系统供电，如主控模块4；第二降压芯片u3将5v降压至3.8v给3.8v系统供电，如通讯模块，同时给磷酸铁锂电池充电；，使能控制脚en4与充电开关连接，通过控制充电开关导通、关断来控制充电状态；升压芯片u4将磷酸铁锂电池电压升至7v给dc/dc模块供电。

其充电时的工作原理如图2所示：充电时，使能控制脚en1、使能控制脚en2、使能控制脚en3为高电平，使能控制脚en4、使能控制脚en5为低电平，这样升压芯片u4截止而充电开关导通，磷酸铁锂电池处于充电状态，当电压采集引脚a/d2检测到磷酸铁锂电池电压升至3.5v时，拉高使能控制脚en4，充电开关关闭，停止充电。

当电压采集引脚a/d1检测到电压低于7v时，磷酸铁锂电池放电，其原理如图3所示：使能控制脚en1、使能控制脚en2、使能控制脚en3、使能控制脚en4、使能控制脚en5都为高电平，充电开关关断而升压芯片u4导通；磷酸铁锂电池电压经升压芯片u4升压后给系统供电，为提高效率，仅升压至7v。当电压采集引脚a/d2检测到磷酸铁锂电池电压低于2.5v时，系统自动关机，直至外部恢复供电。

当外部供电高于9v是，系统恢复正常工作状态，使能控制脚en5拉低，停止磷酸铁锂电池供电，同时根据电压采集引脚a/d2检测到的电压值判断是否要充电。

参见图1至图3，根据本发明上述的实施例，所述充电开关为场效应管q1。本实施例优选为mos管。具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点。

参见图1至图3，根据本发明上述的实施例，所述通讯模块为4g模块5。

参见图1至图3，根据本发明上述的实施例，所述升压芯片u4与所述降压电路2之间设有肖特基二极管d3。可以防反向电压，浪涌，快速脉冲群，提高本发明运行的稳定性。

参见图1至图3，根据本发明上述的实施例，所述第一降压芯片u2的型号为：1117-3.3v，所述第二降压芯片u3的型号为：mic29302，所述升压芯片u4的型号为：msp430。所述dc/dc模块的型号为：lmr14050。所述磷酸铁锂电池仅为一节，其型号为：村田18650ftc1。

参见图1至图3，根据本发明上述的实施例，所述充电开关与所述磷酸铁锂电池之间设有保护原件电阻r1。提高本发明的稳定性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。