电源管理电路及系统的制作方法

1.本实用新型属于电源管理技术领域，尤其涉及一种电源管理电路及系统。


背景技术：

2.电源管理是指如何将电源有效地分配给系统的不同组件，电源管理技术也称作电源控制技术，它属于电力电子技术的范畴，是集电力变换、现代电子、网络组件及自动控制等多学科于一体的边缘交叉技术。
3.现有的电源管理技术可以控制电源的打开或关闭，并进行过压、过流或过热等异常保护，但当异常超过电源管理电路的保护能力时，整机系统就会发生损坏，此时只能通过拆机分析才能解析出是什么异常导致整机损坏的，不利于整机系统的故障维护。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种电源管理电路及系统，以解决原有电源管理电路不利于整机系统故障维护的问题。
5.本实用新型实施例第一方面提供了一种电源管理电路，包括：电流检测模块、漏电流检测模块、电压检测模块和电源管理模块；
6.所述电流检测模块的第一端用于连接外部电源的火线，所述电流检测模块的第二端用于连接外部电源的零线，所述电流检测模块的第三端与所述电源管理模块的第一电流检测输入端连接，所述电流检测模块的第四端与所述电源管理模块的第二电流检测输入端连接；
7.所述漏电流检测模块的第一端用于输入感应电流，所述漏电流检测模块的第二端与所述电源管理模块的第一漏电流检测输入端连接，所述漏电流检测模块的第三端与所述电源管理模块的第二漏电流检测输入端连接；
8.所述电压检测模块的第一端用于连接外部电源的火线，所述电压检测模块的第二端与所述电源管理模块的电压检测输入端连接；
9.所述电源管理模块用于检测并记录电源管理信息和异常检测信息，所述电源管理模块的输出端输出所述电源管理信息和所述异常检测信息。
10.在一实施例中，所述电源管理电路，还包括：主控模块和通信模块；
11.所述主控模块的一端与所述电源管理模块的输出端连接，所述主控模块的另一端与所述通信模块的输入端连接，所述通信模块的输出端输出所述电源管理信息和所述异常检测信息。
12.在一实施例中，所述电流检测模块，包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3、电容c1和电容c2；
13.所述电阻r1的一端用于连接外部电源的火线，所述电阻r1的一端还与所述电阻r2的一端连接，所述电阻r1的另一端用于连接外部电源的零线，所述电阻r1的另一端还与所述电阻r3的一端连接，所述电阻r2的另一端与所述电容c1的一端连接后接地，所述电阻r3
的另一端与所述电容c2的一端连接后接地；
14.所述电容c1的另一端与所述电源管理模块的第一电流检测输入端连接，所述电容c2的另一端与所述电源管理模块的第二电流检测输入端连接。
15.在一实施例中，所述漏电流检测模块，包括：电源感应器、电阻r4、电阻r5、电阻r6和电容c3；
16.所述电源感应器套设于外部电源的火线和零线上，所述电源感应器一端与所述电阻r4的一端连接，所述电源感应器的另一端与所述电阻r4的另一端连接，所述电阻r4的一端还与所述电阻r5的一端连接，所述电阻r4的另一端还与所述电阻r6的一端连接，所述电阻r5的另一端分别与所述电容c3的一端、所述电源管理模块的第一漏电流检测输入端连接，所述电阻r6的另一端分别与所述电容c3的另一端、所述电源管理模块的第二漏电流检测输入端连接。
17.在一实施例中，所述电压检测模块，包括：电阻r7、电阻r8和电容c4；
18.所述电阻r7的一端用于连接外部电源的火线，所述电阻r7的另一端分别与所述电阻r8的一端、所述电容c4的一端和所述电源管理模块的电压检测输入端连接，所述电阻r8和所述电容c4的另一端连接后接地。
19.在一实施例中，所述电源管理模块，包括：放大单元、模数转换单元、滤波单元、检测单元、存储单元和输入输出单元；
20.所述放大单元的第一端作为所述电源管理模块的第一电流检测输入端，所述放大单元的第二端作为所述电源管理模块的第二电流检测输入端，所述放大单元的第三端作为所述电源管理模块的第一漏电流检测输入端，所述放大单元的第四端作为所述电源管理模块的第二漏电流检测输入端，所述放大单元的第五端作为所述电源管理模块的电压检测输入端，所述放大单元的第六端与所述模数转换单元的一端连接；
21.所述模数转换单元的另一端与所述滤波单元的一端连接；
22.所述滤波单元的另一端与所述检测单元的一端连接；
23.所述检测单元的另一端分别与所述存储单元和所述输入输出单元连接，所述存储单元用于记录电源管理信息和异常检测信息，所述输入输出单元的输出端作为所述电源管理模块的输出端。
24.在一实施例中，所述电源管理模块，还包括：比较单元；
25.所述比较单元的第一端作为所述电源管理模块的第一漏电流检测输入端，所述比较单元的第二端作为所述电源管理模块的第二漏电流检测输入端，所述比较单元的第三端与所述滤波单元的一端连接。
26.在一实施例中，所述放大单元，包括：可编程增益放大器pga1、可编程增益放大器pga2和可编程增益放大器pga3；
27.所述可编程增益放大器pga1的第一端作为所述放大单元的第一端，所述可编程增益放大器pga1的第二端作为所述放大单元的第二端，所述可编程增益放大器pga1的第三端与所述模数转换单元的一端连接；
28.所述可编程增益放大器pga2的第一端作为所述放大单元的第三端，所述可编程增益放大器pga2的第一端与所述比较单元的第一端连接，所述可编程增益放大器pga2的第二端作为所述放大单元的第四端，所述可编程增益放大器pga2的第二端与所述比较单元的第
二端连接，所述可编程增益放大器pga2的第三端与所述模数转换单元的一端连接；
29.所述可编程增益放大器pga3的第一端作为所述放大单元的第五端，所述可编程增益放大器pga3的第二端接地，所述可编程增益放大器pga3的第三端与所述模数转换单元的一端连接。
30.在一实施例中，所述模数转换单元，包括：模数转换器adc1、模数转换器adc2和模数转换器adc3；
31.所述模数转换器adc1的第一端、所述模数转换器adc2的第一端和所述模数转换器adc3的第一端均与所述放大单元的另一端连接，所述模数转换器adc1的第二端与参考电压连接，所述模数转换器adc1的第三端与所述模数转换器adc2的第二端连接，所述模数转换器adc1的第四端与所述滤波单元的一端连接；
32.所述模数转换器adc2的第三端与所述比较单元的第四端连接，所述模数转换器adc2的第四端与所述滤波单元的一端连接；
33.所述模数转换器adc3的第二端与所述比较单元的第五端连接，所述模数转换器adc3的第三端与所述滤波单元的一端连接。
34.本实用新型实施例第二方面提供了一种电源管理系统，包括上面所述任一项的电源管理电路。
35.本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本实用新型实施例，通过电流检测模块、漏电流检测模块、电压检测模块与电源管理模块连接，可以检测电源的异常情况，在电源管理模块检测到电源的异常情况后，可以记录异常检测信息，电源管理模块还可以记录电源管理信息；用户通过电源管理模块记录的电源管理信息和异常检测信息，可以随时查看有关电源的情况，在整机系统未发生故障时，用户可以通过查看以往的电源管理信息和异常检测信息及时进行整机维护，以避免整机系统故障。在整机系统故障后，用户还可以通过查看以往的电源管理信息和异常检测信息尽快排障，提高对整机系统进行维护的工作效率。
附图说明
36.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1是本实用新型实施例提供的电源管理电路的结构示意图；
38.图2是本实用新型实施例提供的异常检测模块的结构示意图；
39.图3是本实用新型实施例提供的电源管理电路的电路原理图；
40.图4是本实用新型实施例提供的电源管理模块的结构示意图。
具体实施方式
41.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、
装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。
42.为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
43.请参考图1，图1为本实用新型一实施例提供的电源管理电路的结构示意图，该电源管理电路10包括：电流检测模块11、漏电流检测模块12、电压检测模块13和电源管理模块14。
44.其中，电流检测模块11的第一端用于连接外部电源的火线，电流检测模块11的第二端用于连接外部电源的零线，电流检测模块11的第三端与电源管理模块14的第一电流检测输入端连接，电流检测模块11的第四端与电源管理模块14的第二电流检测输入端连接。
45.漏电流检测模块12的第一端用于输入感应电流，漏电流检测模块12的第二端与电源管理模块14的第一漏电流检测输入端连接，漏电流检测模块12的第三端与电源管理模块14的第二漏电流检测输入端连接。
46.电压检测模块13的第一端用于连接外部电源的火线，电压检测模块13的第二端与电源管理模块14的电压检测输入端连接。
47.电源管理模块14用于检测并记录电源管理信息和异常检测信息，电源管理模块14的输出端输出电源管理信息和所述异常检测信息。
48.其中，通过本实施例中电流检测模块、漏电流检测模块、电压检测模块和电源管理看，可以检测出关于外部电源的有功功率的过载信息、电压信号的过零检测信息、电压信号的过压指示信息、电压信号的欠压指示信息、电流信号的过零检测信息、电流信号的过流指示信息，并且可以通过漏电流检测模块感应外部电源线上的电流，以获取漏电指示信息。
49.本实用新型实施例的电源管理电路，通过电流检测模块、漏电流检测模块、电压检测模块与电源管理模块连接，可以检测电源的异常情况，在电源管理模块检测到电源的异常情况后，可以记录异常检测信息，电源管理模块还可以记录电源管理信息；用户通过电源管理模块记录的电源管理信息和异常检测信息，可以随时查看有关电源的情况，在整机系统未发生故障时，用户可以通过查看以往的电源管理信息和异常检测信息及时进行整机维护，以避免整机系统故障。在整机系统故障后，用户还可以通过查看以往的电源管理信息和异常检测信息尽快排障，提高对整机系统进行维护的工作效率。
50.可选的，参见图2，电源管理电路10还可以包括：主控模块15和通信模块16。
51.主控模块15的一端与电源管理模块14的输出端连接，主控模块15的另一端与通信模块16的输入端连接，通信模块16的输出端输出电源管理信息和异常检测信息。
52.其中，本实用新型实施例的电源管理电路，通过电源管理模块与主控模块连接，主控模块与通信模块连接，可以将电源管理模块输出的电源管理信息和异常检测信息通过通信模块发送给可以与通信模块通信的终端设备，例如手机、服务器或者个人计算机等，使用终端设备的用户可以随时查看有关电源的情况，在整机系统未发生故障时，通过查看以往的电源管理信息和异常检测信息及时进行整机维护，以避免整机系统故障。在整机系统故障后，通过查看以往的电源管理信息和异常检测信息尽快排障，提高对整机系统进行维护的工作效率。
53.可选的，参见图3，电流检测模块11，可以包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3、电容c1和电容c2。
54.电阻r1的一端用于连接外部电源的火线，电阻r1的一端还与电阻r2的一端连接，
电阻r1的另一端用于连接外部电源的零线，电阻r1的另一端还与电阻r3的一端连接，电阻r2的另一端与电容c1的一端连接后接地，电阻r3的另一端与电容c2的一端连接后接地。
55.电容c1的另一端与电源管理模块14的第一电流检测输入端iap连接，电容c2的另一端与电源管理模块14的第二电流检测输入端ian连接。
56.其中，电阻r2和电阻r3可以起到限流保护的作用，电容c1和电容c2进行滤波稳压。外部电源两端，也就是火线端和零线端的电压经过电流检测模块11后流入电源管理模块14，电源管理模块14获得电压和电流信息后，对电流信号进行过零检测和过流检测。
57.可选的，参见图3，漏电流检测模块12，可以包括：电源感应器、电阻r4、电阻r5、电阻r6和电容c3。
58.电源感应器套设于外部电源的火线l和零线n上，电源感应器一端与电阻r4的一端连接，电源感应器的另一端与电阻r4的另一端连接，电阻r4的一端还与电阻r5的一端连接，电阻r4的另一端还与电阻r6的一端连接，电阻r5的另一端分别与电容c3的一端、电源管理模块14的第一漏电流检测输入端ibp连接，电阻r6的另一端分别与电容c3的另一端、电源管理模块14的第二漏电流检测输入端ibn连接。
59.其中，电源感应器为一种电磁感应装置，套设于外部电源的火线l和零线n上，可以获得感应电流，经电阻r4、电阻r5和电阻r6限流，以及电容c3稳压后，输入电源管理模块14，获取漏电指示信息。
60.可选的，参见图3，电压检测模块13，可以包括：电阻r7、电阻r8和电容c4。
61.电阻r7的一端用于连接外部电源的火线l，电阻r7的另一端分别与电阻r8的一端、电容c4的一端和电源管理模块14的电压检测输入端vp连接，电阻r8和电容c4的另一端连接后接地。
62.其中，电阻r7可以为一个电阻，也可以为一串电阻。
63.可选的，参见图3和图4，电源管理模块14，可以包括：放大单元141、模数转换单元142、滤波单元143、检测单元144、存储单元145和输入输出单元146。
64.放大单元141的第一端作为电源管理模块14的第一电流检测输入端iap，放大单元141的第二端作为电源管理模块14的第二电流检测输入端ian，放大单元141的第三端作为电源管理模块14的第一漏电流检测输入端ibp，放大单元141的第四端作为电源管理模块14的第二漏电流检测输入端ibn，放大单元141的第五端作为电源管理模块14的电压检测输入端vp，放大单元141的第六端与模数转换单元142的一端连接。
65.模数转换单元142的另一端与滤波单元143的一端连接。
66.滤波单元143的另一端与检测单元144的一端连接。
67.检测单元144的另一端分别与存储单元145和输入输出单元146连接，存储单元145用于记录电源管理信息和异常检测信息，输入输出单元146的输出端作为电源管理模块14的输出端。
68.本实施例中，电流检测模块、漏电流检测模块和电压检测模块输入的模拟电压信号或模拟电流信号经过放大单元放大后，由模数转换单元进行模数转换，数字基准电压输入端vref通过电容c5接地，为模数转换单元提供数字基准电压，经过模数转换后获得的数字信号经过滤波单元进行滤波，并将滤波后的信号输入检测单元检测，获得关于外部电源的有功功率的过载信息、电压信号的过零检测信息、电压信号的过压指示信息、电压信号的
欠压指示信息、电流信号的过零检测信息、电流信号的过流指示信息以及漏电指示信息，当检测到过载、过压、欠压或者过流等情况时，可以通过电源管理模块的中断输出端口int1和int2对过流、过压等过载异常进行指示，或者通过电源管理模块的中断输出端口int1和int2快速切断外部电源，保护电器使用者的安全。同时存储单元可以记录发生过载、过压、欠压或者过流等情况的时间作为异常检测信息，在需要获取异常检测信息时通过输入输出单元的输出端获取外部电源的发生过载、过压、欠压或者过流等情况的时间。
69.可选的，电源管理模块还可以通过存储单元记录外部电源的打开时间、关闭时间、重新上电的时间等电源管理信息。
70.可选的，参见图4，电源管理模块14，还可以包括：比较单元comp。
71.比较单元comp的第一端作为电源管理模块14的第一漏电流检测输入端ibp，比较单元comp的第二端作为电源管理模块的第二漏电流检测输入端ibn，比较单元comp的第三端与滤波单元143的一端连接。
72.本实施例中，比较单元comp可以根据漏电流检测模块获得的电流进行比较，经滤波单元进行滤波处理后，由检测单元判断外部电源的漏电指示信息，当外部电源漏电时，存储单元可以记录外部电源发生漏电情况的时间，并通过输入输出单元选择uart协议或者spi协议发送给主控模块。
73.可选的，参见图4，放大单元141，可以包括：可编程增益放大器pga1、可编程增益放大器pga2和可编程增益放大器pga3；
74.其中，可编程增益放大器pga1的第一端作为放大单元141的第一端，可编程增益放大器pga1的第二端作为放大单元141的第二端，可编程增益放大器pga1的第三端与模数转换单元142的一端连接。
75.可编程增益放大器pga2的第一端作为放大单元141的第三端，可编程增益放大器pga2的第一端与比较单元comp的第一端连接，可编程增益放大器pga2的第二端作为放大单元141的第四端，可编程增益放大器pga2的第二端与比较单元comp的第二端连接，可编程增益放大器pga2的第三端与模数转换单元142的一端连接。
76.可编程增益放大器pga3的第一端作为放大单元的第五端，可编程增益放大器pga3的第二端接地，可编程增益放大器pga3的第三端与模数转换单元142的一端连接。
77.可选的，参见图4，模数转换单元142，可以包括：模数转换器adc1、模数转换器adc2和模数转换器adc3。
78.其中，模数转换器adc1的第一端、模数转换器adc2的第一端和模数转换器adc3的第一端均与放大单元141的另一端连接，模数转换器adc1的第二端与参考电压连接，模数转换器adc1的第三端与模数转换器adc2的第二端连接，模数转换器adc1的第四端与滤波单元143的一端连接。
79.模数转换器adc2的第三端与比较单元comp的第四端连接，模数转换器adc2的第四端与滤波单元143的一端连接。
80.模数转换器adc3的第二端与比较单元comp的第五端连接，模数转换器adc3的第三端与滤波单元143的一端连接。
81.本实用新型实施例中，通过电流检测模块、漏电流检测模块、电压检测模块与电源管理模块连接，电源管理模块与主控模块连接，主控模块与通信模块连接，可以在电源管理
模块检测到过流、过压、电压或电流过零检测和漏电流检测等信息并发送给主控模块的同时，通过电源管理模块的存储单元记录发生上述异常情况的时间，也可以记录外部电源的打开时间、关闭时间、重新上电时间等，主控模块和电源管理模块通信时，可以随时获取存储在电源管理模块的存储单元中的电源管理信息和异常检测信息，并通过通信模块发送给相应的终端设备，例如服务器或者用户的电脑、手机等，异常断电、过压、过流、过热等异常发生时，也可以通过向电脑或者手机推送提醒消息来提醒用户目前整机发生了哪些异常情况，用户看到提醒消息后可以及时对异常情况进行处理，以保护整机，避免整机发生故障。同时，用户通过通信模块和主控模块读取外部电源的打开时间、关闭时间以及重新上电时间等，可以查看包含电源管理电路的整机的使用次数，为包含电源管理电路的整机的维护提供依据。
82.作为本实用新型的又一实施例，本实用新型还包括一种电源管理系统，包括上面所述任一实施例的电源管理电路，并且与上述任一实施例所述的电源管理电路具有相同的有益效果。
83.以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。