[发明专利]一种工控机智能电源及其管理装置与控制方法

摘要

本发明公开了一种工控机智能电源及其管理装置与控制方法。工控机智能电源包括DC110V输入电路、前级滤波保护电路、降压模块、后级滤波保护电路一、DC24V输出电路、后级滤波保护电路二、充电管理电路、DC降压模块一、DC降压模块二、电池模块、MCU控制模块。DC110V输入电路通过前级滤波保护电路与降压模块相连后通过后级滤波保护电路一与DC24V输出电路相连，DC24V输出电路与后级滤波保护电路二相连后再与充电管理电路、DC降压模块一、DC降压模块二均相连，充电管理电路与后级滤波保护电路二、电池模块、MCU控制模块均相连，MCU控制模块还与电池模块、充电管理电路、DC降压模块一均相连。

主权项

1.一种工控机智能电源，其用于对轨道交通多媒体工控机的主机(12)供电，并在外部电源断电时满足主机(12)的供电需求，其特征在于：在硬件构架上，所述工控机智能电源包括DC110V输入电路(1)、前级滤波保护电路(2)、降压模块(3)、后级滤波保护电路一(4)、DC24V输出电路(5)、后级滤波保护电路二(6)、充电管理电路(7)、DC降压模块一(8)、DC降压模块二(9)、电池模块(10)、MCU控制模块(11)；其中，DC110V输入电路(1)：输入电压范围为DC77V‑DC143V；前级滤波保护电路(2)：具有浪涌保护及滤除高频噪声；降压模块(3)：将输入电压DC110V降至DC24V输出；后级滤波保护电路一(4)：起去耦滤波作用；DC24V输出电路(5)：输出DC24V电压；后级滤波保护电路二(6)：对电源载板输出DC24V电压进行浪涌保护、限流保护及滤波处理；充电管理电路(7)：对锂电池进行充放电管理；DC降压模块一(8)：将电源载板输出DC24V电压降压为一路DC12V输出；DC降压模块二(9)：将电源载板输出DC24V电压降压为另一路DC12V输出；电池模块(10)：起充电电源作用，在外部电源断电情况下及时为主机(12)及MCU控制模块(11)供电；MCU控制模块(11)：监测、管理电池模块(10)的供电情况，并与主机(12)进行通讯，实时报告电源供电状态并做出相应动作；DC110V输入电路(1)与前级滤波保护电路(2)相连，前级滤波保护电路(2)与降压模块(3)相连，降压模块(3)与后级滤波保护电路一(4)相连，后级滤波保护电路一(4)与DC24V输出电路(5)相连，DC24V输出电路(5)与后级滤波保护电路二(6)相连，后级滤波保护电路二(6)与充电管理电路(7)、DC降压模块一(8)、DC降压模块二(9)均相连，充电管理电路(7)与后级滤波保护电路二(6)、电池模块(10)、MCU控制模块(11)均相连，MCU控制模块(11)还与电池模块(10)、充电管理电路(7)、DC降压模块一(8)均相连；基于所述的工控机智能电源的工控机智能电源管理装置，包括定时事件处理单元、电压采集单元、电池充电单元、状态逻辑控制单元、通讯处理单元；其中：所述定时事件处理单元以所述MCU控制模块(11)的一个片上物理定时器为基础，进行软件封装，为整个装置提供定ms级的软件定时器服务，所述软件定时器支持阻塞及非阻塞定时、支持回调函数；所述电压采集单元会周期性的去采集DC24V输出电压(5)、DC降压模块一(8)、电池模块(10)的输出电压，并把采集到的量化值转换成电压值；所述电池充电单元提供电池充放电幅度管理、电池状态管理，电量百分比查询；所述状态逻辑控制单元根据所述电压采集单元采集到的数据，做出判断，并通过I/O口实现功能控制；其中，所述状态逻辑控制单元设置1个强制关机定时器，所述强制关机定时器用于设置电池单独供电时间；所述强制关机定时器根据外部12V电压当前情况，在外部供电状态Power_EXT、电池供电状态Power_BAT、不供电状态Power_OFF，这三种状态下选择一种状态跳转：当检测到外部12V电压正常时，所述强制关机定时器循环判断与轨道交通多媒体工控机的视频监控软件通信是否正常，以心跳消息维持为标准，若心跳超时，则说明作为下位机的工控机智能电源管理装置与作为上位机的轨道交通多媒体工控机通信异常，所述状态逻辑控制单元的底层软件设置主机(12)重启定时器，在定时器定时范围内，若心跳恢复，则取消重启定时器，系统正常运行，若心跳未恢复，则等待主机(12)重启；当检测到外部12V掉电时，底层软件首先判断主机(12)是否发出关机命令：一、若主机(12)发出关机指令，表示上位机软件收到底层发送的外部掉电信息，则进入电池供电状态Power_BAT，等待主机(12)关机定时器HostShutDown_timer溢出回调，然后进入不供电状态Power_OFF，此后若外部12V正常，则主机(12)能重新启动；二、若主机(12)没有发出关机指令，表示非正常情况，则设置电池单独供电时间，开启底层软件关机定时器SoftShutDown_timer，并进入电池供电状态Power_BAT，等待软件关机定时器SoftShutDown_timer溢出回调，最后进入不供电状态Power_OFF；所述通讯处理单元提供消息的解析、处理及发送。