CN104777430B - 开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路，包括失电检测电路、蓄电池充电指示电路和蓄电池放电检测指示电路，失电检测电路由电容C1、开关二极管D4和电阻R4组成，蓄电池充电指示电路由发光二极管D1和电阻R1组成，蓄电池放电检测指示电路由电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R6、PNP型三极管V1、稳压二级管D3和发光二极管D2组成。本发明还公开了一种开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的设计方法。本发明电路结构简单，实现方便且成本低，工作稳定性和可靠性高，使用寿命长，能够提高开关电源的工作安全性和可靠性，推广应用价值高。

Description

开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路及其设计方法

技术领域

本发明属于开关电源技术领域，具体涉及一种开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路及其设计方法。

背景技术

目前，不间断电源广泛应用于电力、金融、通信等领域，对人民的生命、财产起着十分重要的作用。随着各大城市都在建设地下轨道交通，地铁常年在地下运行对照明具有很高的要求，除了节电、寿命长，还必须保证不间断照明，然而由于恶劣的气候、变压器故障还有其他原因的故障会造成失电，不可避免的会出现停电事故。因此，为保障供电的可靠性和安全性，必须保证不间断照明。

目前，不间断照明的方案大都采用不间断电源来实现，而市电输入的失电检测是不间断开关电源的重要组成部分。与此同时，蓄电池充放电状态是不间断电源的另一个重要方面。通过对蓄电池充放电状态的监测，不仅可以实时了解电路的工作状态，而且给维护人员提供了一定的指示信息，减少了维护人员的工作内容。但是，现有技术中常用的失电检测电路通过电压比较器，放大器等完成，电路结构相对较复杂。而现有技术中传统的蓄电池充电状态指示电路，充放电状态无法在同一电路中进行指示，电路结构相对较复杂，实现成本较高，且工作可靠性不够高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电路结构简单、实现方便且成本低、工作稳定性和可靠性高、使用寿命长、能够提高开关电源的工作安全性和可靠性的开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路，所述开关电源包括隔离开关变换器和蓄电池，以及用于接通或断开隔离开关变换器与蓄电池的蓄电池充放电开关，所述隔离开关变换器包括高频变压器；其特征在于：所述开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路包括失电检测电路、蓄电池充电指示电路和蓄电池放电检测指示电路，所述失电检测电路由电容C1、开关二极管D4和电阻R4组成，所述开关二极管D4的阳极与高频变压器的副边绕组的同名端相接，所述开关二极管D4的阴极与电阻R4的一端相接，所述电阻R4的另一端与电容C1的一端相接，所述电容C1的另一端与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的参考地相接；所述蓄电池充电指示电路由发光二极管D1和电阻R1组成，所述发光二极管D1的阳极与电阻R4和电容C1的连接端相接，所述发光二极管D1的阴极与电阻R1的一端相接，所述电阻R1的另一端与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的参考地相接；所述蓄电池放电检测指示电路由电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R6、PNP型三极管V1、稳压二级管D3和发光二极管D2组成，所述电阻R1、电阻R2和电阻R3构成了分压回路，所述PNP型三极管V1的基极通过电阻R2与发光二极管D1的阴极相接，所述PNP型三极管V1的集电极通过电阻R6与发光二极管D2的阳极相接，所述发光二极管D2的阴极与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的参考地相接，所述PNP型三极管V1的发射极与电阻R5的一端和稳压二级管D3的阴极相接，所述电阻R5的另一端与隔离开关变换器的正极电压输出端相接，所述稳压二级管D3的阳极与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的参考地相接，所述电阻R3接在PNP型三极管V1的基极与发射极之间。

上述的开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路，其特征在于：所述高频变压器为高频变压器T1，所述隔离开关变换器为由高频变压器T1、增强型N沟道MOS场效应管Q1、整流二极管D5和电容C2组成的反激变换器，所述高频变压器T1的原边绕组的异名端为反激变换器的正极电压输入端FVi+，所述增强型N沟道MOS场效应管Q1的源极为反激变换器的负极电压输入端FVi-，所述高频变压器T1的原边绕组的同名端与增强型N沟道MOS场效应管Q1的漏极相接，所述开关二极管D4的阳极和整流二极管D5的阳极均与高频变压器T1的副边绕组的同名端相接，所述整流二极管D5的阴极与电容C2的一端相接，且为反激变换器的正极电压输出端FVo+，所述高频变压器T1的副边绕组的异名端与电容C2的另一端相接，且为反激变换器的负极电压输出端FVo-；所述蓄电池充放电开关由增强型N沟道MOS场效应管Q2构成，所述增强型N沟道MOS场效应管Q2的漏极与反激变换器的负极电压输出端FVo-相接，且与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的参考地相接,所述增强型N沟道MOS场效应管Q2的源极与蓄电池的负极相接，所述蓄电池的正极与反激变换器的正极电压输出端FVo+相接。

上述的开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路，其特征在于：所述高频变压器为高频变压器T2，所述隔离开关变换器为由高频变压器T2、增强型N沟道MOS场效应管Q3、整流二极管D6、续流二极管D7、电感L1和电容C3组成的正激变换器，所述高频变压器T2的原边绕组的异名端为正激变换器的正极电压输入端ZVi+，所述增强型N沟道MOS场效应管Q3的源极为正激变换器的负极电压输入端ZVi-，所述高频变压器T2的原边绕组的异名端与增强型N沟道MOS场效应管Q3的漏极相接，所述开关二极管D4的阳极和整流二极管D6的阳极均与高频变压器T2的副边绕组的同名端相接，所述整流二极管D6的阴极与电感L1的一端和续流二极管D7的阴极相接，所述电感L1的另一端与电容C3的一端相接，且为正激变换器的正极电压输出端ZVo+，所述高频变压器T2的副边绕组的异名端与续流二极管D7的阳极和电容C3的另一端相接，且为正激变换器的负极电压输出端ZVo-；所述蓄电池充放电开关由增强型N沟道MOS场效应管Q4构成，所述增强型N沟道MOS场效应管Q4的漏极与正激变换器的负极电压输出端ZVo-相接，且与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的参考地相接,所述增强型N沟道MOS场效应管Q4的源极与蓄电池的负极相接，所述蓄电池的正极与正激变换器的正极电压输出端ZVo+相接。

本发明还提供了一种方法步骤简单、实现方便、实用性强的适用于反激变换器的开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的设计方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、选择合适参数的电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容C1，其具体过程如下：

步骤101、根据公式选取电阻R1的阻值，其中，V_a为反激变换器正常工作时电容C1两端的电压且V_i为输入反激变换器的电源电压，d为反激变换器的开关导通比，n₁为高频变压器T1的原边绕组与副边绕组的匝数比，I_D1,F为反激变换器正常工作时流过发光二极管D1的正向电流；

步骤102、根据公式选取电阻R4的阻值；

步骤103、根据公式R2＝5R1选取电阻R2的阻值；

步骤104、根据公式选取电阻R6的阻值，其中，V_z为稳压二级管D3的稳定电压，I_D2,F为流过发光二极管D2的正向电流；

步骤105、根据公式选取电阻R5的阻值，其中，V_o为反激变换器的输出电压，I_Z,min为稳压二极管D3的最小工作电流；

步骤106、根据公式选取电阻R3的阻值，其中，V_R3为电阻R3两端的电压，V_V1导通为PNP型三极管V1导通的最小电压且V_V1导通的取值为0.7V；

步骤107、根据公式R1·C1>10T选取电容C1的容值，其中，T为反激变换器的工作周期；

步骤二、连接电容C1、开关二极管D4和电阻R4，组成失电检测电路，其具体过程如下：

步骤201、将开关二极管D4的阳极接到高频变压器T1的副边绕组的同名端；

步骤202、连接开关二极管D4的阴极与电阻R4的一端；

步骤203、连接电阻R4的另一端与电容C1的一端；

步骤204、连接电容C1的另一端与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的参考地；

步骤三、连接发光二极管D1和电阻R1，组成蓄电池充电指示电路，其具体过程如下：

步骤301、连接发光二极管D1的阳极与电阻R4和电容C1的连接端；

步骤302、连接发光二极管D1的阴极与电阻R1的一端；

步骤303、连接电阻R1的另一端与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的参考地；

步骤四、连接电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R6、PNP型三极管V1、稳压二级管D3和发光二极管D2，组成蓄电池放电检测指示电路，其具体过程如下：

步骤401、连接电阻R2的一端与发光二极管D1的阴极；

步骤402、将电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接后接到PNP型三极管V1的基极；

步骤403、连接电阻R6的一端与PNP型三极管V1的集电极；

步骤404、连接电阻R6的另一端与发光二极管D2的阳极；

步骤405、连接发光二极管D2的阴极与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的参考地；

步骤406、将电阻R3的另一端与电阻R5的一端和稳压二级管D3的阴极相接后接到PNP型三极管V1的发射极；

步骤407、连接稳压二级管D3的阳极与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的参考地；

步骤408、将电阻R5的另一端接到反激变换器的正极电压输出端。

本发明还提供了一种方法步骤简单、实现方便、实用性强的适用于正激变换器的开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的设计方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、选择合适参数的电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容C1，其具体过程如下：

步骤101、根据公式选取电阻R1的阻值，其中，V_a′为正激变换器正常工作时电容C1两端的电压且V_i′为输入正激变换器的电源电压，d′为正激变换器的开关导通比，n₂为高频变压器T2的原边绕组与副边绕组的匝数比，I_D1,F′为正激变换器正常工作时流过发光二极管D1的正向电流；

步骤102、根据公式选取电阻R4的阻值；

步骤103、根据公式R2＝5R1选取电阻R2的阻值；

步骤104、根据公式选取电阻R6的阻值，其中，V_z为稳压二级管D3的稳定电压，I_D2,F为流过发光二极管D2的正向电流；

步骤105、根据公式选取电阻R5的阻值，其中，V_o′为正激变换器的输出电压，I_Z,min为稳压二极管D3的最小工作电流；

步骤106、根据公式选取电阻R3的阻值，其中，V_R3为电阻R3两端的电压，V_V1导通为PNP型三极管V1导通的最小电压且V_V1导通的取值为0.7V；

步骤107、根据公式R1·C1>10T′选取电容C1的容值，其中，T′为正激变换器的工作周期；

步骤二、连接电容C1、开关二极管D4和电阻R4，组成失电检测电路，其具体过程如下：

步骤201、将开关二极管D4的阳极接到高频变压器T2的副边绕组的同名端；

步骤202、连接开关二极管D4的阴极与电阻R4的一端；

步骤203、连接电阻R4的另一端与电容C1的一端；

步骤204、连接电容C1的另一端与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的参考地；

步骤三、连接发光二极管D1和电阻R1，组成蓄电池充电指示电路，其具体过程如下：

步骤301、连接发光二极管D1的阳极与电阻R4和电容C1的连接端；

步骤302、连接发光二极管D1的阴极与电阻R1的一端；

步骤303、连接电阻R1的另一端与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的参考地；

步骤四、连接电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R6、PNP型三极管V1、稳压二级管D3和发光二极管D2，组成蓄电池放电检测指示电路，其具体过程如下：

步骤401、连接电阻R2的一端与发光二极管D1的阴极；

步骤402、将电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接后接到PNP型三极管V1的基极；

步骤403、连接电阻R6的一端与PNP型三极管V1的集电极；

步骤404、连接电阻R6的另一端与发光二极管D2的阳极；

步骤405、连接发光二极管D2的阴极与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的参考地；

步骤406、将电阻R3的另一端与电阻R5的一端和稳压二级管D3的阴极相接后接到PNP型三极管V1的发射极；

步骤407、连接稳压二级管D3的阳极与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的参考地；

步骤408、将电阻R5的另一端接到正激变换器的正极电压输出端。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路采用了电阻电容电路，电路结构简单，设计合理，实现方便且成本低。

2、本发明的开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路，能够实现失电、蓄电池充电和蓄电池放电三种状态的检测及指示，使充放电状态在同一电路中进行指示，确定蓄电池的充放电状态，保证了负载的不间断供电。

3、本发明的工作稳定性和可靠性高，使用寿命长。

4、在开关电源中使用本发明后，开关电源的工作安全性和可靠性更高，能够用于地铁照明、大型商场应急供电等多方面，因此本发明有较高的推广应用价值。

综上所述，本发明电路结构简单，实现方便且成本低，工作稳定性和可靠性高，使用寿命长，能够提高开关电源的工作安全性和可靠性，推广应用价值高。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例1中开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的电路原理图。

图2为本发明实施例2中开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的电路原理图。

附图标记说明:

1—反激变换器； 2—正激变换器； 3—蓄电池；

4—开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明的开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路，所述开关电源包括隔离开关变换器和蓄电池3，以及用于接通或断开隔离开关变换器与蓄电池3的蓄电池充放电开关，所述隔离开关变换器包括高频变压器；所述开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路4包括失电检测电路、蓄电池充电指示电路和蓄电池放电检测指示电路，所述失电检测电路由电容C1、开关二极管D4和电阻R4组成，所述开关二极管D4的阳极与高频变压器的副边绕组的同名端相接，所述开关二极管D4的阴极与电阻R4的一端相接，所述电阻R4的另一端与电容C1的一端相接，所述电容C1的另一端与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路4的参考地相接；所述蓄电池充电指示电路由发光二极管D1和电阻R1组成，所述发光二极管D1的阳极与电阻R4和电容C1的连接端相接，所述发光二极管D1的阴极与电阻R1的一端相接，所述电阻R1的另一端与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路4的参考地相接；所述蓄电池放电检测指示电路由电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R6、PNP型三极管V1、稳压二级管D3和发光二极管D2组成，所述电阻R1、电阻R2和电阻R3构成了分压回路，能够确保蓄电池3放电时，电阻R3上的压降大于或等于0.7V；所述PNP型三极管V1的基极通过电阻R2与发光二极管D1的阴极相接，所述PNP型三极管V1的集电极通过电阻R6与发光二极管D2的阳极相接，所述发光二极管D2的阴极与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路4的参考地相接，所述PNP型三极管V1的发射极与电阻R5的一端和稳压二级管D3的阴极相接，所述电阻R5的另一端与隔离开关变换器的正极电压输出端相接，所述稳压二级管D3的阳极与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路4的参考地相接，所述电阻R3接在PNP型三极管V1的基极与发射极之间。

如图1所示，本实施例中，所述高频变压器为高频变压器T1，所述隔离开关变换器为由高频变压器T1、增强型N沟道MOS场效应管Q1、整流二极管D5和电容C2组成的反激变换器1，所述高频变压器T1的原边绕组的异名端为反激变换器1的正极电压输入端FVi+，所述增强型N沟道MOS场效应管Q1的源极为反激变换器1的负极电压输入端FVi-，所述高频变压器T1的原边绕组的同名端与增强型N沟道MOS场效应管Q1的漏极相接，所述开关二极管D4的阳极和整流二极管D5的阳极均与高频变压器T1的副边绕组的同名端相接，所述整流二极管D5的阴极与电容C2的一端相接，且为反激变换器1的正极电压输出端FVo+，所述高频变压器T1的副边绕组的异名端与电容C2的另一端相接，且为反激变换器1的负极电压输出端FVo-；所述蓄电池充放电开关由增强型N沟道MOS场效应管Q2构成，所述增强型N沟道MOS场效应管Q2的漏极与反激变换器1的负极电压输出端FVo-相接，且与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路4的参考地相接,所述增强型N沟道MOS场效应管Q2的源极与蓄电池3的负极相接，所述蓄电池3的正极与反激变换器1的正极电压输出端FVo+相接。具体实施时，所述反激变换器1的正极电压输入端FVi+和负极电压输入端FVi-分别与外部电源的正极输出端和负极输出端相接，所述增强型N沟道MOS场效应管Q1的栅极与外部第一PWM控制信号相接，所述增强型N沟道MOS场效应管Q2的栅极与外部第二PWM控制信号相接；所述反激变换器1的正极电压输出端FVo+与负极电压输出端FVo-之间接有负载RL。

本实施例中，本发明的开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的工作原理为：

在市电输入正常，即反激变换器1正常工作而使蓄电池3充电期间，增强型N沟道MOS场效应管Q2反向导通，此时高频变压器T1副边电压经过整流二极管D5向负载RL供电，同时，开关二极管D4整流导通，高频变压器T1副边绕组通过开关二极管D4和电阻R4给电容C1充电，进入稳态后，电容C1两端的电压稳定于V_a，发光二极管D1导通发光，通过选择合适的电路参数，使得反激变换器1正常工作时电容C1两端的电压V_a高于稳压二极管D3的稳定电压，PNP型三极管V1的发射极反偏，发光二极管D2截止。

在输入市电失电时，即蓄电池3放电期间，反激变换器1不工作，增强型N沟道MOS场效应管Q2正向导通，失电检测电路中的电容C1两端的电压接近于零，发光二极管D1截止，稳压二极管D3将PNP型三极管V1的发射极电位钳位为稳压二极管D3的稳定电压，通过选择合适的电路参数，使电阻R3两端的电压大于或等于0.7V，PNP型三极管V1的发射极正偏，PNP型三极管V1导通，发光二极管D2导通发光。

当蓄电池3欠压且市电失电时，若增强型N沟道MOS场效应管Q2关断，发光二极管D1和发光二极管D2均截止。

本实施例中，本发明的开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的设计方法，包括以下步骤：

步骤一、选择合适参数的电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容C1，其具体过程如下：

步骤101、根据公式选取电阻R1的阻值，其中，V_a为反激变换器1正常工作时电容C1两端的电压且V_i为输入反激变换器1的电源电压，d为反激变换器1的开关导通比，n₁为高频变压器T1的原边绕组与副边绕组的匝数比，I_D1,F为反激变换器1正常工作时流过发光二极管D1的正向电流；本实施例中，已知V_i＝240V，d＝0.5，n₁＝10:1，I_D1,F＝2mA，首先根据公式计算得到V_a＝24V，再根据公式计算得到电阻R1的阻值为12kΩ，因此选取电阻R1的阻值为12kΩ；

步骤102、根据公式选取电阻R4的阻值；本实施例中，根据公式计算得到电阻R1的阻值为1.2kΩ，可以直接选取电阻R4的阻值为1.2kΩ，但由于1.2kΩ不是常用的电阻阻值，因此为了购买电阻的方便，具体实施时，选取电阻R4的阻值为1kΩ；1kΩ为与1.2kΩ最接近的常用电阻阻值；

步骤103、根据公式R2＝5R1选取电阻R2的阻值；本实施例中，根据公式计算得到电阻R2的阻值为60kΩ；可以直接选取电阻R4的阻值为60kΩ，但由于60kΩ不是常用的电阻阻值，因此为了购买电阻的方便，具体实施时，选取电阻R4的阻值为62kΩ；62kΩ为与60kΩ最接近的常用电阻阻值；

由于电阻R1、电阻R2和电阻R4的阻值取值满足R1＝10R4和R2＝5R1，使得反激变换器1正常工作时电容C1两端的电压V_a基本不受稳压二级管D3的稳定电压V_z的影响，这样可以保证发光二极管D1有稳定的工作电流；

步骤104、根据公式选取电阻R6的阻值，其中，V_z为稳压二级管D3的稳定电压，I_D2,F为流过发光二极管D2的正向电流；本实施例中，已知V_z＝6.2V，I_D2,F＝2mA，根据公式计算得到电阻R6的阻值为3.1kΩ，可以直接选取电阻R6的阻值为3.1kΩ，但由于3.1kΩ不是常用的电阻阻值，因此为了购买电阻的方便，具体实施时，选取电阻R6的阻值为3kΩ；3kΩ为与3.1kΩ最接近的常用电阻阻值；根据公式选取电阻R6的阻值可以使PNP型三极管V1饱和时也满足导通；

步骤105、根据公式选取电阻R5的阻值，其中，V_o为反激变换器1的输出电压，I_Z,min为稳压二极管D3的最小工作电流；本实施例中，已知V_o＝24V，V_z＝6.2V，I_Z,min＝1mA，I_D1,F＝2mA，根据公式计算得到电阻R5的阻值为5.93kΩ，可以直接选取电阻R5的阻值为5.93kΩ，但由于5.93kΩ不是常用的电阻阻值，因此为了购买电阻的方便，具体实施时，选取电阻R5的阻值为6.2kΩ；6.2kΩ为与5.93kΩ最接近的常用电阻阻值；根据公式选取电阻R5的阻值可以保证稳压二极管D3和发光二极管D2均有稳定的工作状态；

步骤106、根据公式选取电阻R3的阻值，其中，V_R3为电阻R3两端的电压，V_V1导通为PNP型三极管V1导通的最小电压且V_V1导通的取值为0.7V；由于电阻R3接在PNP型三极管V1的基极与发射极之间，因此，蓄电池3放电时电阻R3两端的电压与PNP型三极管V1的基极与发射极之间的电压相等，电阻R3的取值需要满足电阻R3两端的电压不小于PNP型三极管V1导通的最小电压的条件；本实施例中，已知R1＝10kΩ，R2＝50kΩ，V_z＝6.2V，根据公式计算得到R3≥7.63kΩ，具体实施时，选取电阻R3的阻值为8.2KΩ；根据公式选取电阻R3的阻值，保证PNP型三极管V1在蓄电池3放电期间正常工作；

步骤107、根据公式R1·C1>10T选取电容C1的容值，其中，T为反激变换器1的工作周期；本实施例中，已知T＝10μs，根据公式R1·C1>10T选取电容C1的容值为22nF；根据公式R1·C1>10T选取电容C1的容值可以保证反激变换器1正常工作时电容C1两端的电压V_a的平稳；

步骤二、连接电容C1、开关二极管D4和电阻R4，组成失电检测电路，其具体过程如下：

步骤201、将开关二极管D4的阳极接到高频变压器T1的副边绕组的同名端；

步骤202、连接开关二极管D4的阴极与电阻R4的一端；

步骤203、连接电阻R4的另一端与电容C1的一端；

步骤204、连接电容C1的另一端与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路4的参考地；

步骤三、连接发光二极管D1和电阻R1，组成蓄电池充电指示电路，其具体过程如下：

步骤301、连接发光二极管D1的阳极与电阻R4和电容C1的连接端；

步骤302、连接发光二极管D1的阴极与电阻R1的一端；

步骤303、连接电阻R1的另一端与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路4的参考地；

步骤四、连接电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R6、PNP型三极管V1、稳压二级管D3和发光二极管D2，组成蓄电池放电检测指示电路，其具体过程如下：

步骤401、连接电阻R2的一端与发光二极管D1的阴极；

步骤402、将电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接后接到PNP型三极管V1的基极；

步骤403、连接电阻R6的一端与PNP型三极管V1的集电极；

步骤404、连接电阻R6的另一端与发光二极管D2的阳极；

步骤405、连接发光二极管D2的阴极与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路4的参考地；

步骤406、将电阻R3的另一端与电阻R5的一端和稳压二级管D3的阴极相接后接到PNP型三极管V1的发射极；

步骤407、连接稳压二级管D3的阳极与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路4的参考地；

步骤408、将电阻R5的另一端接到反激变换器1的正极电压输出端。

实施例2

如图2所示，本实施例中的开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路，与实施例1不同的是：所述高频变压器为高频变压器T2，所述隔离开关变换器为由高频变压器T2、增强型N沟道MOS场效应管Q3、整流二极管D6、续流二极管D7、电感L1和电容C3组成的正激变换器2，所述高频变压器T2的原边绕组的异名端为正激变换器2的正极电压输入端ZVi+，所述增强型N沟道MOS场效应管Q3的源极为正激变换器2的负极电压输入端ZVi-，所述高频变压器T2的原边绕组的异名端与增强型N沟道MOS场效应管Q3的漏极相接，所述开关二极管D4的阳极和整流二极管D6的阳极均与高频变压器T2的副边绕组的同名端相接，所述整流二极管D6的阴极与电感L1的一端和续流二极管D7的阴极相接，所述电感L1的另一端与电容C3的一端相接，且为正激变换器2的正极电压输出端ZVo+，所述高频变压器T2的副边绕组的异名端与续流二极管D7的阳极和电容C3的另一端相接，且为正激变换器2的负极电压输出端ZVo-；所述蓄电池充放电开关由增强型N沟道MOS场效应管Q4构成，所述增强型N沟道MOS场效应管Q4的漏极与正激变换器2的负极电压输出端ZVo-相接，且与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路4的参考地相接,所述增强型N沟道MOS场效应管Q4的源极与蓄电池3的负极相接，所述蓄电池3的正极与正激变换器2的正极电压输出端ZVo+相接。其余结构均与实施例1相同。具体实施时，所述正激变换器2的正极电压输入端ZVi+和负极电压输入端ZVi-分别与外部电源的正极输出端和负极输出端相接，所述增强型N沟道MOS场效应管Q3的栅极与外部第一PWM控制信号相接，所述增强型N沟道MOS场效应管Q4的栅极与外部第二PWM控制信号相接；所述正激变换器2的正极电压输出端ZVo+与负极电压输出端ZVo-之间接有负载RL。

本实施例中，本发明的开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的工作原理为：

在市电输入正常，即正激变换器2正常工作而使蓄电池3充电期间，增强型N沟道MOS场效应管Q4反向导通，此时高频变压器T2副边电压经过整流二极管D6和用于储能滤波的电感L1向负载RL供电，同时，开关二极管D4整流导通，高频变压器T2副边绕组通过开关二极管D4和电阻R4给电容C1充电，进入稳态后，电容C1两端的电压稳定于V_a′，发光二极管D1导通发光，通过选择合适的电路参数，使得正激变换器2正常工作时电容C1两端的电压V_a′高于稳压二极管D3的稳定电压，PNP型三极管V1的发射极反偏，发光二极管D2截止。

在输入市电失电时，即蓄电池放3电期间，正激变换器2不工作，增强型N沟道MOS场效应管Q4正向导通，失电检测电路中的电容C1两端的电压接近于零，发光二极管D1截止，稳压二极管D3将PNP型三极管V1的发射极电位钳位为稳压二极管D3的稳定电压，通过选择合适的电路参数，使电阻R3两端的电压大于或等于0.7V，PNP型三极管V1的发射极正偏，PNP型三极管V1导通，发光二极管D2导通发光。

当蓄电池3欠压且市电失电时，若增强型N沟道MOS场效应管Q4关断，发光二极管D1和发光二极管D2均截止。

本实施例中，本发明的开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的设计方法，包括以下步骤：

步骤一、选择合适参数的电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容C1，其具体过程如下：

步骤101、根据公式选取电阻R1的阻值，其中，V_a′为正激变换器2正常工作时电容C1两端的电压且V_i′为输入正激变换器2的电源电压，d′为正激变换器2的开关导通比，n₂为高频变压器T2的原边绕组与副边绕组的匝数比，I_D1,F′为正激变换器2正常工作时流过发光二极管D1的正向电流；本实施例中，已知V_i′＝240V，d′＝0.5，n₂＝5:1，I_D1,F′＝2mA，首先根据公式计算得到V_a′＝24V，再根据公式计算得到电阻R1的阻值为12kΩ，因此选取电阻R1的阻值为12kΩ；

步骤102、根据公式选取电阻R4的阻值；本实施例中，根据公式计算得到电阻R1的阻值为1.2kΩ，可以直接选取电阻R4的阻值为1.2kΩ，但由于1.2kΩ不是常用的电阻阻值，因此为了购买电阻的方便，具体实施时，选取电阻R4的阻值为1kΩ；1kΩ为与1.2kΩ最接近的常用电阻阻值；

步骤103、根据公式R2＝5R1选取电阻R2的阻值；本实施例中，根据公式计算得到电阻R2的阻值为60kΩ；可以直接选取电阻R4的阻值为60kΩ，但由于60kΩ不是常用的电阻阻值，因此为了购买电阻的方便，具体实施时，选取电阻R4的阻值为62kΩ；62kΩ为与60kΩ最接近的常用电阻阻值；

由于电阻R1、电阻R2和电阻R4的阻值取值满足R1＝10R4和R2＝5R1，使得反激变换器1正常工作时电容C1两端的电压V_a基本不受稳压二级管D3的稳定电压V_z的影响，这样可以保证发光二极管D1有稳定的工作电流；

步骤104、根据公式选取电阻R6的阻值，其中，V_z为稳压二级管D3的稳定电压，I_D2,F为流过发光二极管D2的正向电流；本实施例中，已知V_z＝6.2V，I_D2,F＝2mA，根据公式计算得到电阻R6的阻值为3.1kΩ，可以直接选取电阻R6的阻值为3.1kΩ，但由于3.1kΩ不是常用的电阻阻值，因此为了购买电阻的方便，具体实施时，选取电阻R6的阻值为3kΩ；3kΩ为与3.1kΩ最接近的常用电阻阻值；根据公式选取电阻R6的阻值可以使PNP型三极管V1饱和时也满足导通；

步骤105、根据公式选取电阻R5的阻值，其中，V_o′为正激变换器2的输出电压，I_Z,min为稳压二极管D3的最小工作电流；本实施例中，已知V_o＝24V，V_z＝6.2V，I_Z,min＝1mA，I_D1,F＝2mA，根据公式计算得到电阻R5的阻值为5.93kΩ，可以直接选取电阻R5的阻值为5.93kΩ，但由于5.93kΩ不是常用的电阻阻值，因此为了购买电阻的方便，具体实施时，选取电阻R5的阻值为6.2kΩ；6.2kΩ为与5.93kΩ最接近的常用电阻阻值；根据公式选取电阻R5的阻值可以保证稳压二极管D3和发光二极管D2均有稳定的工作状态；

步骤106、根据公式选取电阻R3的阻值，其中，V_R3为电阻R3两端的电压，V_V1导通为PNP型三极管V1导通的最小电压且V_V1导通的取值为0.7V；由于电阻R3接在PNP型三极管V1的基极与发射极之间，因此，蓄电池放电时电阻R3两端的电压与PNP型三极管V1的基极与发射极之间的电压相等，电阻R3的取值需要满足电阻R3两端的电压不小于PNP型三极管V1导通的最小电压的条件；本实施例中，已知R1＝10kΩ，R2＝50kΩ，V_z＝6.2V，根据公式计算得到R3≥7.63kΩ，具体实施时，选取电阻R3的阻值为8.2KΩ；根据公式选取电阻R3的阻值，保证PNP型三极管V1在蓄电池3放电期间正常工作；

步骤107、根据公式R1·C1>10T′选取电容C1的容值，其中，T′为正激变换器2的工作周期；本实施例中，已知T＝10μs，根据公式R1·C1>10T选取电容C1的容值为22nF；根据公式R1·C1>10T选取电容C1的容值可以保证反激变换器1正常工作时电容C1两端的电压V_a的平稳；

步骤二、连接电容C1、开关二极管D4和电阻R4，组成失电检测电路，其具体过程如下：

步骤201、将开关二极管D4的阳极接到高频变压器T2的副边绕组的同名端；

步骤202、连接开关二极管D4的阴极与电阻R4的一端；

步骤203、连接电阻R4的另一端与电容C1的一端；

步骤204、连接电容C1的另一端与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路4的参考地；

步骤三、连接发光二极管D1和电阻R1，组成蓄电池充电指示电路，其具体过程如下：

步骤301、连接发光二极管D1的阳极与电阻R4和电容C1的连接端；

步骤302、连接发光二极管D1的阴极与电阻R1的一端；

步骤303、连接电阻R1的另一端与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路4的参考地；

步骤四、连接电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R6、PNP型三极管V1、稳压二级管D3和发光二极管D2，组成蓄电池放电检测指示电路，其具体过程如下：

步骤401、连接电阻R2的一端与发光二极管D1的阴极；

步骤402、将电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接后接到PNP型三极管V1的基极；

步骤403、连接电阻R6的一端与PNP型三极管V1的集电极；

步骤404、连接电阻R6的另一端与发光二极管D2的阳极；

步骤405、连接发光二极管D2的阴极与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路4的参考地；

步骤406、将电阻R3的另一端与电阻R5的一端和稳压二级管D3的阴极相接后接到PNP型三极管V1的发射极；

步骤407、连接稳压二级管D3的阳极与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路4的参考地；

步骤408、将电阻R5的另一端接到正激变换器2的正极电压输出端。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路，所述开关电源包括隔离开关变换器和蓄电池(3)，以及用于接通或断开隔离开关变换器与蓄电池(3)的蓄电池充放电开关，所述隔离开关变换器包括高频变压器；其特征在于：所述开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路(4)包括失电检测电路、蓄电池充电指示电路和蓄电池放电检测指示电路，所述失电检测电路由电容C1、开关二极管D4和电阻R4组成，所述开关二极管D4的阳极与高频变压器的副边绕组的同名端相接，所述开关二极管D4的阴极与电阻R4的一端相接，所述电阻R4的另一端与电容C1的一端相接，所述电容C1的另一端与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路(4)的参考地相接；所述蓄电池充电指示电路由发光二极管D1和电阻R1组成，所述发光二极管D1的阳极与电阻R4和电容C1的连接端相接，所述发光二极管D1的阴极与电阻R1的一端相接，所述电阻R1的另一端与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路(4)的参考地相接；所述蓄电池放电检测指示电路由电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R6、PNP型三极管V1、稳压二级管D3和发光二极管D2组成，所述电阻R1、电阻R2和电阻R3构成了分压回路，所述PNP型三极管V1的基极通过电阻R2与发光二极管D1的阴极相接，所述PNP型三极管V1的集电极通过电阻R6与发光二极管D2的阳极相接，所述发光二极管D2的阴极与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路(4)的参考地相接，所述PNP型三极管V1的发射极与电阻R5的一端和稳压二级管D3的阴极相接，所述电阻R5的另一端与隔离开关变换器的正极电压输出端相接，所述稳压二级管D3的阳极与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路(4)的参考地相接，所述电阻R3接在PNP型三极管V1的基极与发射极之间。

2.按照权利要求1所述的开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路，其特征在于：所述高频变压器为高频变压器T1，所述隔离开关变换器为由高频变压器T1、增强型N沟道MOS场效应管Q1、整流二极管D5和电容C2组成的反激变换器(1)，所述高频变压器T1的原边绕组的异名端为反激变换器(1)的正极电压输入端FVi+，所述增强型N沟道MOS场效应管Q1的源极为反激变换器(1)的负极电压输入端FVi-，所述高频变压器T1的原边绕组的同名端与增强型N沟道MOS场效应管Q1的漏极相接，所述开关二极管D4的阳极和整流二极管D5的阳极均与高频变压器T1的副边绕组的同名端相接，所述整流二极管D5的阴极与电容C2的一端相接，且为反激变换器(1)的正极电压输出端FVo+，所述高频变压器T1的副边绕组的异名端与电容C2的另一端相接，且为反激变换器(1)的负极电压输出端FVo-；所述蓄电池充放电开关由增强型N沟道MOS场效应管Q2构成，所述增强型N沟道MOS场效应管Q2的漏极与反激变换器(1)的负极电压输出端FVo-相接，且与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路(4)的参考地相接,所述增强型N沟道MOS场效应管Q2的源极与蓄电池(3)的负极相接，所述蓄电池(3)的正极与反激变换器(1)的正极电压输出端FVo+相接。

3.按照权利要求1所述的开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路，其特征在于：所述高频变压器为高频变压器T2，所述隔离开关变换器为由高频变压器T2、增强型N沟道MOS场效应管Q3、整流二极管D6、续流二极管D7、电感L1和电容C3组成的正激变换器(2)，所述高频变压器T2的原边绕组的异名端为正激变换器(2)的正极电压输入端ZVi+，所述增强型N沟道MOS场效应管Q3的源极为正激变换器(2)的负极电压输入端ZVi-，所述高频变压器T2的原边绕组的异名端与增强型N沟道MOS场效应管Q3的漏极相接，所述开关二极管D4的阳极和整流二极管D6的阳极均与高频变压器T2的副边绕组的同名端相接，所述整流二极管D6的阴极与电感L1的一端和续流二极管D7的阴极相接，所述电感L1的另一端与电容C3的一端相接，且为正激变换器(2)的正极电压输出端ZVo+，所述高频变压器T2的副边绕组的异名端与续流二极管D7的阳极和电容C3的另一端相接，且为正激变换器(2)的负极电压输出端ZVo-；所述蓄电池充放电开关由增强型N沟道MOS场效应管Q4构成，所述增强型N沟道MOS场效应管Q4的漏极与正激变换器(2)的负极电压输出端ZVo-相接，且与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路(4)的参考地相接,所述增强型N沟道MOS场效应管Q4的源极与蓄电池(3)的负极相接，所述蓄电池(3)的正极与正激变换器(2)的正极电压输出端ZVo+相接。

4.一种如权利要求2所述的开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的设计方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、选择合适参数的电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容C1，其具体过程如下：

步骤101、根据公式选取电阻R1的阻值，其中，V_a为反激变换器(1)正常工作时电容C1两端的电压且V_i为输入反激变换器(1)的电源电压，d为反激变换器(1)的开关导通比，n₁为高频变压器T1的原边绕组与副边绕组的匝数比，I_D1,F为反激变换器(1)正常工作时流过发光二极管D1的正向电流；

步骤102、根据公式选取电阻R4的阻值；

步骤103、根据公式R2＝5R1选取电阻R2的阻值；

步骤104、根据公式选取电阻R6的阻值，其中，V_z为稳压二级管D3的稳定电压，I_D2,F为流过发光二极管D2的正向电流；

步骤105、根据公式选取电阻R5的阻值，其中，V_o为反激变换器(1)的输出电压，I_Z,min为稳压二极管D3的最小工作电流；

步骤106、根据公式选取电阻R3的阻值，其中，V_R3为电阻R3两端的电压，V_V1导通为PNP型三极管V1导通的最小电压且V_V1导通的取值为0.7V；

步骤107、根据公式R1·C1>10T选取电容C1的容值，其中，T为反激变换器(1)的工作周期；

步骤二、连接电容C1、开关二极管D4和电阻R4，组成失电检测电路，其具体过程如下：

步骤201、将开关二极管D4的阳极接到高频变压器T1的副边绕组的同名端；

步骤202、连接开关二极管D4的阴极与电阻R4的一端；

步骤203、连接电阻R4的另一端与电容C1的一端；

步骤204、连接电容C1的另一端与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路(4)的参考地；

步骤三、连接发光二极管D1和电阻R1，组成蓄电池充电指示电路，其具体过程如下：

步骤301、连接发光二极管D1的阳极与电阻R4和电容C1的连接端；

步骤302、连接发光二极管D1的阴极与电阻R1的一端；

步骤303、连接电阻R1的另一端与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路(4)的参考地；

步骤四、连接电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R6、PNP型三极管V1、稳压二级管D3和发光二极管D2，组成蓄电池放电检测指示电路，其具体过程如下：

步骤401、连接电阻R2的一端与发光二极管D1的阴极；

步骤402、将电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接后接到PNP型三极管V1的基极；

步骤403、连接电阻R6的一端与PNP型三极管V1的集电极；

步骤404、连接电阻R6的另一端与发光二极管D2的阳极；

步骤405、连接发光二极管D2的阴极与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路(4)的参考地；

步骤406、将电阻R3的另一端与电阻R5的一端和稳压二级管D3的阴极相接后接到PNP型三极管V1的发射极；

步骤407、连接稳压二级管D3的阳极与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路(4)的参考地；

步骤408、将电阻R5的另一端接到反激变换器(1)的正极电压输出端FVo+。

5.一种如权利要求3所述的开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路的设计方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、选择合适参数的电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容C1，其具体过程如下：

步骤101、根据公式选取电阻R1的阻值，其中，V_a′为正激变换器(2)正常工作时电容C1两端的电压且V_i′为输入正激变换器(2)的电源电压，d′为正激变换器(2)的开关导通比，n₂为高频变压器T2的原边绕组与副边绕组的匝数比，I_D1,F′为正激变换器(2)正常工作时流过发光二极管D1的正向电流；

步骤102、根据公式选取电阻R4的阻值；

步骤103、根据公式R2＝5R1选取电阻R2的阻值；

步骤104、根据公式选取电阻R6的阻值，其中，V_z为稳压二级管D3的稳定电压，I_D2,F为流过发光二极管D2的正向电流；

步骤105、根据公式选取电阻R5的阻值，其中，V_o′为正激变换器(2)的输出电压，I_Z,min为稳压二极管D3的最小工作电流；

步骤106、根据公式选取电阻R3的阻值，其中，V_R3为电阻R3两端的电压，V_V1导通为PNP型三极管V1导通的最小电压且V_V1导通的取值为0.7V；

步骤107、根据公式R1·C1>10T′选取电容C1的容值，其中，T′为正激变换器(2)的工作周期；

步骤二、连接电容C1、开关二极管D4和电阻R4，组成失电检测电路，其具体过程如下：

步骤201、将开关二极管D4的阳极接到高频变压器T2的副边绕组的同名端；

步骤202、连接开关二极管D4的阴极与电阻R4的一端；

步骤203、连接电阻R4的另一端与电容C1的一端；

步骤204、连接电容C1的另一端与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路(4)的参考地；

步骤三、连接发光二极管D1和电阻R1，组成蓄电池充电指示电路，其具体过程如下：

步骤301、连接发光二极管D1的阳极与电阻R4和电容C1的连接端；

步骤302、连接发光二极管D1的阴极与电阻R1的一端；

步骤303、连接电阻R1的另一端与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路(4)的参考地；

步骤四、连接电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R6、PNP型三极管V1、稳压二级管D3和发光二极管D2，组成蓄电池放电检测指示电路，其具体过程如下：

步骤401、连接电阻R2的一端与发光二极管D1的阴极；

步骤402、将电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接后接到PNP型三极管V1的基极；

步骤403、连接电阻R6的一端与PNP型三极管V1的集电极；

步骤404、连接电阻R6的另一端与发光二极管D2的阳极；

步骤405、连接发光二极管D2的阴极与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路(4)的参考地；

步骤406、将电阻R3的另一端与电阻R5的一端和稳压二级管D3的阴极相接后接到PNP型三极管V1的发射极；

步骤407、连接稳压二级管D3的阳极与开关电源失电及蓄电池充放电检测指示电路(4)的参考地；

步骤408、将电阻R5的另一端接到正激变换器(2)的正极电压输出端ZVo+。