專利名稱：組合互補式瞬態(tài)高過載不間斷供電模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及供電模塊技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種組合互補式瞬態(tài)高過載不間斷供電模塊。
背景技術(shù)：
高過載測量技術(shù)主要應(yīng)用于引信(即利用目標信息和環(huán)境信息，在預(yù)定條件下引爆或引燃彈藥戰(zhàn)斗部裝藥的控制裝置)研究領(lǐng)域中。高過載加速度是利用高過載電子記錄裝置采集加速度傳感器的信號獲取的；高過載測量的特殊環(huán)境決定了電子記錄裝置設(shè)計的難度，而高過載過程中能否對電子記錄裝置進行可靠的供電，保證整個高過載測量過程的進行成為了試驗成功的非常重要的因素?，F(xiàn)有電子記錄裝置的供電模塊包括位于殼體內(nèi)的一組供電電池組，供電電池組與殼體保持一定距離且四周用灌封材料灌封；供電電池組的正極經(jīng)二極管與充電輸入接口相連，供電電池組的正極還經(jīng)兩個分壓二極管與電壓調(diào)整芯片的輸入端相連，使得電壓能滿足電壓調(diào)整芯片設(shè)定的輸入端電壓范圍，電壓調(diào)整芯片的輸出端與測試電路模塊相連。供電電池組在受到高過載時很容易出現(xiàn)瞬時掉電的現(xiàn)象，嚴重時會出現(xiàn)電池破損?，F(xiàn)有的方法是采用在兩個分壓二極管的連接節(jié)點與地之間串聯(lián)儲能電容，但是即使加上儲能元件，在受到高過載時也很容易使儲能電容損壞導(dǎo)致不能供電，所以很難實現(xiàn)在高過載期間的不間斷供電。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型為了解決現(xiàn)有高過載電子記錄裝置的供電模塊在瞬態(tài)高過載時無法實現(xiàn)不間斷供電的問題，提供了一種組合互補式瞬態(tài)高過載不間斷供電模塊。本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的組合互補式瞬態(tài)高過載不間斷供電模塊，包括第一供電電池組G1、第一充電輸入接口 K1、以及電壓調(diào)整芯片；第一供電電池組Gl 的正極經(jīng)第一二極管Dl與第一充電輸入接口 Kl相連；第一供電電池組Gl的正極還經(jīng)第二二極管D2和第三二極管D3與電壓調(diào)整芯片的輸入端相連；第三二極管D3與電壓調(diào)整芯片輸入端的連接節(jié)點與地之間串聯(lián)有儲能電容C ；還包括垂直第一供電電池組Gl置于殼體內(nèi)的第二供電電池組G2、平行第一供電電池組Gl置于殼體內(nèi)的第一備份電池組G3、平行第二供電電池組G2置于殼體內(nèi)的第二備份電池組G4、以及第二充電輸入接口 K2 ；第二二極管 D2和第三二極管D3的連接節(jié)點經(jīng)第五二極管D5與第二供電電池組G2的正極相連；第二供電電池組G2的正極經(jīng)第四二極管D4與第一充電輸入接口 K2相連；第一備份電池組G3和第一備份電池組G4分別經(jīng)第六二極管D6和第七二極管D7與電壓調(diào)整芯片的輸入端相連； 儲能電容C與地之間串聯(lián)有限流保護電阻Rl ；第一二極管Dl和第四二極管D4的兩端分別并聯(lián)有第二測量電阻R2和第三測量電阻R3。使用時將電壓調(diào)整芯片的輸出端與測試電路模塊相連。本實用新型中兩個供電電池組的正極均通過二極管與充電輸入接口相連，故為可充電電池組，而兩個備份電池組為沒有充電輸入接口的一次性電池組，即供電電池組與備份電池組選用不同類型的電池；同時供電電池組與備份電池組在殼體內(nèi)按不同軸向放置，在受到瞬態(tài)高過載時，由于電池組的安裝方式與選擇的電池種類不同，故其在殼體內(nèi)斷電或損壞的特性與時間也是不同的， 從而形成了互補式的供電拓撲，保證了電子記錄裝置在高過載時的不間斷供電。同時在儲能電容C與地之間串聯(lián)有限流保護電阻R1，其作用是即使儲能電容C短路，也不至于引起第一供電電池組Gl或第二供電電池組G2的正負極短路，使第一供電電池組Gl或第二供電電池組G2能夠?qū)﹄妷赫{(diào)整芯片持續(xù)供電。由于二極管與二極管的單向?qū)ㄌ匦?，使得每個電池組具有相對的獨立性，當(dāng)有電池組內(nèi)部短路或斷裂時，不影響其他電池組的正常工作；而且當(dāng)有一組電池組的輸出電壓高于其他電池組的輸出電壓時，其他電池組的電量不損耗， 只由輸出電壓最高的電池組通過電壓調(diào)整芯片供給測試電路模塊，實現(xiàn)了電池順序消耗， 延長了供電模塊的使用時間。在第一二極管、第四二極管的兩端分別并聯(lián)第二測量電阻、第三測量電阻的目的是可直接在充電輸入節(jié)點測量供電電池組的電壓，以便于隨時監(jiān)測；而且當(dāng)充電端在意外情況下與地端短路時，由于二極管單向?qū)ǎ娏髦荒軓臏y量電阻Rl流出，由于所接測量電阻阻值很大，使得電池電量損耗很小。進一步地，所述第二二極管D2與第三二極管D3的連接節(jié)點與第五二極管D5之間串聯(lián)有至少一個第二電壓調(diào)整二極管D9 ；第二二極管D2與第三二極管D3的連接節(jié)點與第二二極管D2之間串聯(lián)有至少一個第一電壓調(diào)整二極管D8。這樣可根據(jù)電壓調(diào)整芯片內(nèi)設(shè)定的輸入電壓范圍要求，來增加電壓調(diào)整二極管的數(shù)量，使供電電池組輸入到電壓調(diào)整芯片的電壓在一個合適的范圍內(nèi)。本實用新型通過下面的測試來驗證電池組供電的連續(xù)性正常供電后用示波器測試電壓調(diào)整芯片的輸出端，將電路中的Vl處突然斷開或與地短路，觀察到電壓調(diào)整芯片的輸出端沒有瞬間掉電現(xiàn)象，說明供電電池組故障后并不影響電路的功能；正常供電后用示波器測試電壓調(diào)整芯片的測試輸出端，將電路中的V2處突然斷開或與地短路，觀察到電壓調(diào)整芯片的輸出端也沒有瞬間掉電現(xiàn)象，說明備份電池組故障后并不影響電路功能。本實用新型設(shè)計巧妙，可在瞬態(tài)高過載環(huán)境下給電路系統(tǒng)提供持續(xù)不間斷供電， 解決了現(xiàn)有高過載電子記錄裝置的供電模塊在瞬態(tài)高過載時無法實現(xiàn)不間斷供電的問題， 廣泛適用于所有的高過載電子記錄裝置。

圖1是本實用新型的電路原理圖。圖2是本實用新型中電池組在殼體內(nèi)的位置示意圖。圖3是電池組掉電時儲能電容上電壓跌落波形CHl及電壓調(diào)整芯片輸出電壓波形 CH2的曲線圖。圖中1-電壓調(diào)整芯片；2-測試電路模塊。
具體實施方式
組合互補式瞬態(tài)高過載不間斷供電模塊，包括第一供電電池組G1、第一充電輸入接口 Kl、以及電壓調(diào)整芯片1 ；第一供電電池組Gl的正極經(jīng)第一二極管Dl與第一充電輸入接口 Kl相連；第一供電電池組Gl的正極還經(jīng)第二二極管D2和第三二極管D3與電壓調(diào)整芯片1的輸入端相連；第三二極管D3與電壓調(diào)整芯片1輸入端的連接節(jié)點與地之間串聯(lián)有儲能電容C;還包括垂直第一供電電池組Gl置于殼體內(nèi)的第二供電電池組G2、平行第一供電電池組Gl置于殼體內(nèi)的第一備份電池組G3、平行第二供電電池組G2置于殼體內(nèi)的第二備份電池組G4、以及第二充電輸入接口 K2 ；第二二極管D2和第三二極管D3的連接節(jié)點經(jīng)第五二極管D5與第二供電電池組G2的正極相連；第二供電電池組G2的正極經(jīng)第四二極管 D4與第二充電輸入接口 K2相連；第一備份電池組G3和第二備份電池組G4分別經(jīng)第六二極管D6和第七二極管D7與電壓調(diào)整芯片1的輸入端相連；儲能電容C與地之間串聯(lián)有限流保護電阻Rl ；第一二極管Dl和第二二極管D4的兩端分別并聯(lián)有第二測量電阻R2和第三測量電阻R3。所述第二二極管D2與第三二極管D3的連接節(jié)點與第五二極管D5之間串聯(lián)有至少一個第二電壓調(diào)整二極管D9 ；第二二極管D2與第三二極管D3的連接節(jié)點與第二二極管D2之間串聯(lián)有至少一個第一電壓調(diào)整二極管D8。具體實施時，第一電壓調(diào)整二極管D8和第二電壓調(diào)整二極管D9的數(shù)量可根據(jù)實際情況進行調(diào)整。電壓調(diào)整芯片選用MAX8882EUTAQ芯片，其輸入電壓要求為2. 5V-6. 5V ；而芯片內(nèi)中心控制器需要兩種電壓供電才能進行正常工作，故其輸出電壓為3. 3V和2. 5V(其實只有輸入電壓大于3. 3V，才能保證3. 3V輸出正常)。第一供電電池組Gl與第二供電電池組G2均由兩節(jié)型號為0420306的鋰電池構(gòu)成，單節(jié)鋰電池的電壓為3. 7V，容量為170mAh， 則雙節(jié)鋰電池的電壓為7. 4V (兩節(jié)電池充滿時通常為7. 8V);第一備用電池組G3與第二備用電池組G4均由抗過載能力強的三節(jié)型號為SR44W的扣式氧化銀電池組成，單節(jié)氧化銀電池電壓為1. 55V，容量為200mAh，則三節(jié)電池串聯(lián)后電壓為4. 65V。二極管、二極管以及電壓調(diào)整二極管均選用IN4007，其壓降通常為0.7V。測量電阻R2、R3選用IOk的電阻；儲能電容C選擇F級軍品直插式107 (100 μ F)瓷介質(zhì)電容；限流保護電阻Rl選擇11 Ω的直插式電阻。由于電壓調(diào)整芯片的輸入電壓范圍要求在2. 5V到6. 5V之內(nèi)，因此第一電壓調(diào)整二極管D8與第二電壓調(diào)整二極管D9均只需要串聯(lián)一個，這樣，供電電池組的電壓就是經(jīng)三個二極管分壓后輸入到電壓調(diào)整芯片，輸入電壓為Ul=7. 4-3*0. 7=5. 3 (V)；備份電池組經(jīng)一個二極管后輸出的電壓為U2=4. 65-0. 7=3.95 (V)。得知U1>U2，所以輸入到電壓調(diào)整芯片的電壓為5. 3V，備份電池組電量不損耗。按以下公式對所需儲能電容的容量進行近似計算保持期間所需能量=儲能電容減少的能量保持期間所需能量=UFW^+ Fmil)li+!2E￡ ；儲能電容減少能量=^f (VLi-^L)；其中Fwfc (V)為正常工作電壓，F(xiàn)aift (V)為截止工作電壓，t為在電路掉電后要求
持續(xù)供電時間，R為限流保護電阻Rl的阻值，I(A)為測試電路模塊的工作電流；則儲能電容的容量(忽略由頂引起的壓降)的計算公式為J 血
V F
-mm mn當(dāng)受到瞬態(tài)高過載時，設(shè)定電容在電路掉電后需持續(xù)供電ans，經(jīng)測定測試電路模塊工作時電流為40mA，而電壓調(diào)整芯片的最低工作電壓為3. 3V，則 Prffiil = Vm +3.3F + /XjR = 0.7+ 3.3+ 40χ IO"3 xl 1 = 4.441^ (其中‘為二極管壓降)Vmrk = Vm -Vdi-Vm =7.4-0—7-0.7 = 6V (其中V供為供電電池組的電壓)那么所需的儲能電容容量為
權(quán)利要求1.組合互補式瞬態(tài)高過載不間斷供電模塊，包括第一供電電池組(G1)、第一充電輸入接口(K1)、以及電壓調(diào)整芯片(1)；第一供電電池組(Gl)的正極經(jīng)第一二極管(Dl)與第一充電輸入接口(Kl)相連；第一供電電池組(Gl)的正極還經(jīng)第二二極管(D2)和第三二極管 (D3)與電壓調(diào)整芯片(1)的輸入端相連；第三二極管(D3)與電壓調(diào)整芯片(1)輸入端的連接節(jié)點與地之間串聯(lián)有儲能電容(C)；其特征在于還包括垂直第一供電電池組(Gl)置于殼體內(nèi)的第二供電電池組(G2)、平行第一供電電池組(Gl)置于殼體內(nèi)的第一備份電池組 (G3)、平行第二供電電池組(G2)置于殼體內(nèi)的第二備份電池組(G4)、以及第二充電輸入接口(K2)；第二二極管(D2)和第三二極管(D3)的連接節(jié)點經(jīng)第五二極管(D5)與第二供電電池組(G2)的正極相連；第二供電電池組(G2)的正極經(jīng)第四二極管(D4)與第二充電輸入接口(K2)相連；第一備份電池組(G3)和第二備份電池組(G4)分別經(jīng)第六二極管(D6)和第七二極管(D7)與電壓調(diào)整芯片(1)的輸入端相連；儲能電容(C)與地之間串聯(lián)有限流保護電阻(Rl);第一二極管(Dl)和第四二極管(D4)的兩端分別并聯(lián)有第二測量電阻(R2)和第三測量電阻(R3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合互補式瞬態(tài)高過載不間斷供電模塊，其特征在于所述第二二極管(D2)與第三二極管(D3)的連接節(jié)點與第五二極管(D5)之間串聯(lián)有至少一個第二電壓調(diào)整二極管(D9)；第二二極管(D2)與第三二極管(D3)的連接節(jié)點與第二二極管 (D2 )之間串聯(lián)有至少一個第一電壓調(diào)整二極管(D8 )。
專利摘要本實用新型涉及供電模塊技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種組合互補式瞬態(tài)高過載不間斷供電模塊。本實用新型解決了現(xiàn)有高過載電子記錄裝置的供電模塊在瞬態(tài)高過載時無法實現(xiàn)不間斷供電的問題。組合互補式瞬態(tài)高過載不間斷供電模塊，包括第一供電電池組G1、第一充電輸入接口K1、以及電壓調(diào)整芯片；第二二極管D2和第三二極管D3的連接節(jié)點經(jīng)第五二極管D5與第二供電電池組G2的正極相連；第二供電電池組G2的正極經(jīng)第四二極管D4與第二充電輸入接口K2相連；第一備份電池組G3和第二備份電池組G4分別經(jīng)第六二極管D6和第七二極管D7與電壓調(diào)整芯片的輸入端相連。本實用新型設(shè)計巧妙，可廣泛適用于所有的高過載電子記錄裝置。
文檔編號H02J9/06GK202167893SQ20112030864
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者任永峰, 周振, 文豐 申請人:中北大學(xué)