双电源管理系统的设计与实现

供电的连续性是电力质量的一个重要方面。对于某些用电设备，如如医院呼吸机、工厂可燃性气体报警器、银行视频监控系统等尤为重要。保证供电连续性的办法是给供电对象提供主、备两路独立的电源，并对两路电源进行实时监控[1-2]。本文设计的双电源系统使用电力MOSFET 作为切换开关降低功率损耗、提高切换速度，使用推挽式电路实现输入输出隔离，使用微控制器进行实时监测，并配备远程通信接口。当故障发生时，能安全、可靠地实现电源转换，具有切换时间短、工作可靠、效率高，可广泛应用于监控系统、报警系统等对供电质量要求比较高的场所。

1系统设计

系统的整体框架如图1所示。主电源由外部直流15V

电源提供，控制器时刻对主电源及备用电源状态进行监测，通过切换电路及时向后续电路提供有效的电源供应，并在主电源正常时向备用电源充电保持备用电源的饱和状态。隔离电路则通过推挽变压器实现输出与输入的隔离，并提供稳压功能，从而向用电设备提供4路彼此隔离的稳定的12V 输出电压。同时，本系统配备RS485远程通信接口，并运行标准的

Modbus 协议，可以实现远程主机对系统的配置及监视功能。

2系统硬件设计

系统的硬件结构如图2所示。主要包括直流输入滤波电

路、辅助电源电路、蓄电池充电电路、切换电路、主控制器电路、推挽变压器隔离电路构成。其中，辅助电源将输入电压变

图1系统功能框图

Fig.1Block diagram

电子设计工程

Electronic Design Engineering

第23卷Vol.23第2期No.22015年1月Jan.2015

收稿日期：2014-04-18

稿件编号：201404180

作者简介：刘凤秋（1976—），女，吉林长春人，副教授。研究方向：支持向量机与机器学习。

双电源管理系统的设计与实现

刘凤秋，徐征辉，刘胜剑

（哈尔滨理工大学应用科学学院，黑龙江哈尔滨150080）

摘要：本文提出一个具有隔离功能的双电源管理系统，系统由控制器电路、隔离电路、切换电路和充电电路五部分构成。控制器实时监测主电源、备用电源电压与输出电流状态。主电源供电时，控制器控制充电电路向备用电源充电，使备用电源始终处于饱和状态；主电源发生故障时，控制器通过切换电路自动切换到备用电源向后续电路供电。隔离电路通过使用推挽式电源拓扑结构完成输入与输出的隔离，同时保证输出电压的稳定。系统提供RS485通信接口，运行Modbus 标准协议，从而可以在远程实现对系统的控制。经实际测试，本系统具有切换时间短、供电电压稳定、隔离效果好、效率高等优点。

关键词：双电源管理系统；推挽式电源拓扑；Modbus 通信协议；切换时间中图分类号：TN302.1

文献标识码：A

文章编号：1674－6236（2015）02-0105-05

Dual power management system with isolation capacity

LIU Feng 鄄qiu ，XU Zheng 鄄hui ，LIU Sheng 鄄jian

（School of Applied Science ，Harbin University of Science and Technology ，Harbin 150080，China ）

Abstract:This paper presents a dual power management system with isolation capacity.The system consists of controller cir 鄄cuit ，isolation circuit ，switching circuit and charging circuit.The controller circuit keeps track of the voltage of main power sup 鄄ply ，standby power and output current state.When the main power supply take effect ，the controller controls the charging circuit to charge the backup power and keeps it always in saturation ；when the main power failure ，the controller controllers the switch 鄄ing circuit automatically switches to backup power to the subsequent circuits.Isolation function implement by using the push 鄄pull topology ，while ensuring the stability of the output voltage.At the same time ，the system provides RS485communication interface and run the standard Modbus protocol ，in order that the remote host can control of the system.The test results show that the sys 鄄tem has the shorter switching time ，more stable output voltage ，better isolation effect and higher efficiency.Key words:dual power management system ；push 鄄pull power topology ；modbus protocol ；switching time

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