[发明专利]一种电源管理系统及管理方法

说明书

技术领域

本发明设计供电电路技术领域，具体涉及一种电源管理系统及管理方法。

背景技术

在具有高精度低噪声要求的模拟电路中，往往对于供电电源具有非常高的要求，通常的作法是进行电气隔离，并使用内部电池供电。

例如超声流量计，由于超声波在流体中传播时会携带上流体流速的新信息，因此通过检测流体流动对超声束或超声脉冲的作用就可以检测出流体的流速，再通过换算就可得到流体的流量。目前有大量的基于此工作原理的超声流量计在被生产制造、销售和使用中，如公开号为4483202的美国专利公开了一种超声流量计，其主要部分包括换能器、电子线路以及计算软件等组成，通过测量超声在顺流中的传播时间以及逆流中的传播时间的时间差来获得流速的信息。与此类似的发明都是通过检定顺流与逆流的时间差来获得主要携带流速信息的Δt。按照众所周知的计算公式，其中C为流体中的声速，L为换能器之间的距离，θ为换能器与管道轴线夹角。在一个典型的安装例子中，管道直径为100mm，换能器安装在管道轴线两侧并与轴线成45°，对于流体为水，一般的水中的声速设定为1500m/s，那么对应于1m/s的水的流速的检测，大约对应89纳秒的时间差。此时的1m/s流速对应的流量为28.27m³/h，也就是说大约每0.1纳秒对应0.03m³/h的流量。由此可知，对于这种典型应用，每0.1纳秒的误差就会造成0.03m³/h的流量的误差。。

在众多公开的发明和文献中，都需要通过检测换能器接收信号的相位零点来获得包括顺流和逆流的时间数值。对于某个需要鉴定过零相位的信号，比如幅值为B的正弦波信号，某幅值为A的小噪声可能在零相位点附近造成最大的相位误差为Δθ=A/B，信号周期为T，那么相位误差最大能造成时间误差为，假设信号幅值B=500mV，周期为1uS，噪声幅值A=1mV，那么，最大能造成的时间误差误差为0.3纳秒，也就是说，理论上1mV的噪声，对于所述典型安装实例，最大能造成0.1m³/h的流量误差。

采用电池是一种可以降低上述噪声的技术方案。但是由于电池的能量密度比的限制，降低功耗是最常用的方法，公开号为777125的美国专利揭示了一些测量时常用的方法。通常的使用中，降低测量时间段在总时间段的占空比以及测量间歇对电路休眠或者关闭的操作以达到节省电力的目的。但是在某些应用场合，需要密集测量以达到提高动态响应以及提高精度的目的；另外的一些场合，需要多路换能器对同时测量；另外的一种应用，要求超声流量测量设备与另外的控制系统保持有线或者无线的通讯。在以上所述的以及更多的应用场合，需要更多的电能来支持超声流量测量设备，外部持续的电源供应超声流量测量设备与单纯的电池供电相比就显得更加合适。

如何设计此类具有高精度低噪声需求的负载电路的供电电源，使其既具有持续供电的能力，同时还不引入噪声，是目前急需解决的一个技术难题。

发明内容

本发明实施例的目的是针对现有技术的不足，提出一种电源管理系统及管理方法，设计了一种间歇供电以及能量储存的方法与电路，利用隔离电源作为负载电路的供电电源，同时避免了隔离电源的噪声对负载电路的影响，保持电路的高精度。

为了达到上述发明目的，本发明首先提出一种电源管理系统，通过以下技术方案实现的：

一种电源管理系统，适用于驱动高精度低噪声的负载电路，包括主电源，其特征在于还包括：

供电电路，包括至少一个由所述主电源为其充电的电储能单元，以及至少一个将所述电储能单元内电能转化为负载电路所需电流的电压调节单元；

电源管理电路，连接所述电储能单元、主电源和电压调节单元，监控所述电储能单元的电量，并基于电量监控结果控制所述主电源和电压调节单元交错的间歇启动。

所述主电源为需连接外接电源的整流器或直流变换器，所述电源管理电路还具有监控所述外接电源是否缺失的监控电路。

所述电储能单元为与所述主电源电气连接的蓄电池或通过二极管与所述主电源电气连接的电容。

所述电源管理电路还连接所述负载电路，并基于所述电量监控结果和所述监控电路监控结果，控制所述负载电路在工作模式、省电模式以及关闭模式之间切换，以及控制所述负载电路在进入关闭模式前将所获得数据储存到非易失性储存单元内。

所述电储能单元包括通过二极管与所述主电源电气连接的电容和蓄电池，所述电压调节单元通过一切换开关电气连接所述蓄电池和电容，所述电源管理电路监控所述蓄电池和电容的电量，并根据电量监测结果控制所述切换开关的工作状态。