CN105262205A - 采集终端双电源切换控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采集终端双电源切换控制电路包括主供电源电压检测电路、辅供电源电压检测电路、主供电源转换电路、辅供电源转换电路、微处理器控制电路、微处理器供电电路、主供电源和辅供电源切换选择电路。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明的一种采集终端双电源切换控制电路，内置微处理器控制电路，实时监控主供电源和辅供电源的电压信号，并根据实际情况，实时发出控制信号，实现主供电源和辅供电源的自动切换。在外部电源有电但缺一相的情况下，本发明的一种采集终端双电源切换控制电路保证采集终端正常的工作电源，避免非故障原因造成的终端停运。

Description

采集终端双电源切换控制电路

技术领域

本发明涉及一种控制电路，尤其涉及一种采集终端双电源切换控制电路。

背景技术

国家电网公司正在大力推进用电采集信息系统的建设，提出了“全覆盖、全采集、全预付费”的建设目标。采集终端是用电信息采集系统的重要组成部分，用于对用户进行电量采集实时监控。采集终端一般安装于用户配电房(箱)中。其电源采用自适应方式，根据用户计量方式的不同分为三相四线和三相三线两种。在现场工作中，三相三线终端的工作电源取自用户计量PT，电压范围为3×100V。目前，国网合肥供电公司范围内的双(多)电源供电客户达到600多户，且随着对供电可靠性要求的提高，该类型的客户数量会继续增多。该供电方式给用电采集系统带来的困扰是：现有采集终端是接在一主供电源的用户PT上的，客户一旦进行倒电操作终端就会失电，出现客户正常用电但终端无法采集的情况。这就造成了采集数据不完整，采集成功率下降，严重影响到系统采集成功率和其它营销业务的正常开展。这种因客户正常操作造成的终端无法采集称作非故障原因造成的采集不成功。现有的电源自动切换装置大多用于低压配电系统中，针对工厂、电信、工业和民用建筑物等设计制造的,其工作原理主要是通过监测外部电源信号进行逻辑判断发出控制信号来控制低压断路器、电动操作机构等来实现外部电源(市电与市电、市电与发电机)的切换。为满足正常负荷的正常工作需要其切换是三相同时切换的，也是对三相输出进行控制。

现场采集终端电源切换装置要求体积要小，工作电压100V，切换装置将电源切换后直接输出到采集终端。但是，对采集系统终端而言，现有的电源自动切换装置不合适，现有的采集终端电源切换装置体积大，安装繁杂，成本高。故亟待开发一种满足需求的采集终端电源切换装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采集终端双电源切换控制电路，内置微处理器控制电路，可实时监控主供电源和辅供电源的电压信号，并根据实际情况，实时发出控制信号，实现主供电源和辅供电源的切换。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

采集终端双电源切换控制电路，其特征在于：包括

主供电源输入电路，主供电源通过主供电源输入电路输入，为采集终端双电源切换控制提供100V主电源输入；

辅供电源输入电路，辅供电源通过辅供电源输入电路输入，为采集终端双电源切换控制提供100V辅供电源输入；

主供电源和辅供电源切换选择电路，所述主供电源输入电路和辅供电源输入电路地输出端均与主供电源和辅供电源切换选择电路输入端电连接，所述主供电源输入电路和辅供电源输入电路通过主供电源和辅供电源切换选择电路切换选择输出电源；

主供电源转换电路，主供电源通过主供电源输入电路输入，主供电源输入电路的输出端与主供电源转换电路的输入端电性连接，主供电源通过主供电源转换电路降压为10V电源输出；

辅供电源转换电路，辅供电源通过辅供电源输入电路输入，辅供电源输入电路的输出端与辅供电源转换电路的输入端电性连接，辅供电源通过辅供电源转换电路降压为9V电源输出；

微处理器控制电路，微处理器控制电路的信号输出端与主供电源和辅供电源切换选择电路的信号输入端电性连接；所述微处理器控制电路的输入端与所述主供电源电压检测电路与辅供电源电压检测电路的输出端电连接；

微处理器供电电路，所述主供电源转换电路和辅供电源转换电路的输入端均与微处理器供电电路的输入端电性连接，所述微处理器供电电路的输出端与微处理器控制电路的输入端电连接，所述微处理器供电电路接受主供电源转换电路和辅供电源转换电路输入，并自动选择一路作为供电电源，并将其将为3.3V输出；

主供电源电压检测电路，主供电源电压检测电路的输入端与主供电源输入电路的输出端电连接，所述主供电源电压检测电路检测主供电源的输入是否正常，并将信号输送给微处理器供电电路；

辅供电源电压检测电路，辅供电源电压检测电路的输入端与辅供电源输入电路的输出端电连接，所述辅供电源电压检测电路检测辅供电源的输入是否正常，并将信号输送给微处理器供电电路。

作为上述方案的进一步优化，

所述主供电源转换电路包括第一输入电路、第一控制电路、第一补偿电路、第一降压电路和第一反馈电路；所述第一输入电路包括热敏电阻RT1、RT3、RT4,整流二极管V1、V5、V19、V22、V40、V41，热敏电阻器RT2，电容C1；所述第一控制电路包括控制器，所述控制器为TOP232P控制器；所述第一补偿电路包括电阻R15和电容C9；所述第一降压电路包括变压器T1，稳压二极管V4、V2、V7，电容C3、C4、C6、C15；所述第一反馈电路包括光耦E3、电阻R10、R9、R11，二极管V12、V11，稳压二极管V10。

作为上述方案的进一步优化，所述辅助供电源转换电路包括第二输入电路、第二控制电路、第二补偿电路、第二降压电路和第二反馈电路；所述第二输入电路包括热敏电阻RT5、RT6、RT8,整流二极管V42、V43、V44、V45、V46、V47，热敏电阻器RT6，电容C17；所述第二控制电路包括控制器，所述控制器为TOP232P控制器；所述第一补偿电路包括电阻R24和电容C22；所述第二降压电路包括变压器T2，稳压二极管V21、V20、V24，电容C18、C19、C20、C21；所述第二反馈电路包括光耦E6、电阻R22、R21、R23，二极管V31，稳压二极管V27。

作为上述方案的进一步优化，所述主供电源电压检测电路包括电阻R1、R2、R3、R5、R6、R7、R8和R30，电压互感器CT1和CT2，二极管V2、V9，主供电源的A相输入端串联电阻R1、R2、R3后与电压互感器CT1连接，主供电源的B相输入端与电压互感器CT1和CT2均连接，主供电源的C相输入端串联电阻R5、R6、R7后与电压互感器CT2连接，电压互感器CT1与电阻R30、二极管V2并联，电压互感器CT2与电阻R8、二极管V9并联。

作为上述方案的进一步优化，所述微处理器供电电路包括二极管V13和V16，三端稳压芯片V14、电容C14和C11、电容C15和C12，主供电源转换电路输入10V电源连接二极管V13，辅供电源转换电路输入9V电源连接二极管V14，再通过输入滤波电路、三端稳压芯片V14、输出滤波电路输出，所述输入滤波电路包括电容C14和C11，所述输出滤波电路包括电容C15和C12。

与现有技术相比，本发明的一种采集终端双电源切换控制电路的有益效果体现在：

1、本发明的一种采集终端双电源切换控制电路，内置微处理器控制电路，可实时监控主供电源和辅供电源的电压信号，并根据实际情况，实时发出控制信号，实现主供电源和辅供电源的切换。

2、在外部电源有电但缺一相的情况下，本发明的一种采集终端双电源切换控制电路保证采集终端正常的工作电源，避免非故障原因造成的终端停运。现场终端电源接线无法随外部电源改换而重接，终端只有等待用户外部电源再次切换到主用电源才能工作。

3、减少检修人员工作量。由于用户倒电，采集终端失去电源无法与主站通信。这种情况下终端不能采集数据，影响到正常的功能应用。采集系统主站判断终端出现“与主站联系不上”故障，检修人员必须到现场查明原因。采用本发明的一种采集终端双电源切换控制电路的切换装置，用户外部倒电，终端电源随之切换，正常工作。检修人员不需要到现场去。

附图说明

图1是本发明的采集终端双电源切换控制电路的电路结构框图。

图2是图1中的主供电源电压检测电路的电路原理图。

图3是图1中的主供电源和辅供电源切换选择电路的电路原理图。

图4是图1中的主供电源转换电路的电路原理图。

图5是图1中的辅供电源转换电路的电路原理图。

图6是图1中的微处理器供电电路的电路原理图。

附图中各部件的标记为：主供电源电压检测电路11、辅供电源电压检测电路12、主供电源转换电路13、辅供电源转换电路14、微处理器控制电路15、微处理器供电电路16、主供电源和辅供电源切换选择电路17

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1，图1是本发明的采集终端双电源切换控制电路的电路结构框图。一种采集终端双电源切换控制电路，包括

主供电源输入电路，主供电源通过主供电源输入电路输入，为采集终端双电源切换控制提供100V主电源输入；

辅供电源输入电路，辅供电源通过辅供电源输入电路输入，为采集终端双电源切换控制提供100V辅供电源输入；

主供电源和辅供电源切换选择电路17，所述主供电源输入电路和辅供电源输入电路地输出端均与主供电源和辅供电源切换选择电路输入端电连接，所述主供电源输入电路和辅供电源输入电路通过主供电源和辅供电源切换选择电路切换选择输出电源；

主供电源转换电路13，主供电源通过主供电源输入电路输入，主供电源输入电路的输出端与主供电源转换电路的输入端电性连接，主供电源通过主供电源转换电路降压为10V电源输出；

辅供电源转换电路14，辅供电源通过辅供电源输入电路输入，辅供电源输入电路的输出端与辅供电源转换电路的输入端电性连接，辅供电源通过辅供电源转换电路降压为9V电源输出；

微处理器控制电路15，微处理器控制电路的信号输出端与主供电源和辅供电源切换选择电路的信号输入端电性连接；所述微处理器控制电路的输入端与所述主供电源电压检测电路与辅供电源电压检测电路的输出端电连接；

微处理器供电电路16，所述主供电源转换电路和辅供电源转换电路的输入端均与微处理器供电电路的输入端电性连接，所述微处理器供电电路的输出端与微处理器控制电路的输入端电连接，所述微处理器供电电路接受主供电源转换电路和辅供电源转换电路输入，并自动选择一路作为供电电源，并将其将为3.3V输出；

主供电源电压检测电路11，主供电源电压检测电路的输入端与主供电源输入电路的输出端电连接，所述主供电源电压检测电路检测主供电源的输入是否正常，并将信号输送给微处理器供电电路；

辅供电源电压检测电路12，辅供电源电压检测电路的输入端与辅供电源输入电路的输出端电连接，所述辅供电源电压检测电路检测辅供电源的输入是否正常，并将信号输送给微处理器供电电路。

参见图2，图2是图1中的主供电源电压检测电路的电路原理图。主供电源电压检测电路包括电阻R1、R2、R3、R5、R6、R7、R8和R30，电压互感器CT1和CT2，二极管V2、V9，主供电源的A相输入端串联电阻R1、R2、R3后与电压互感器CT1连接，主供电源的B相输入端与电压互感器CT1和CT2均连接，主供电源的C相输入端串联电阻R5、R6、R7后与电压互感器CT2连接，电压互感器CT1与电阻R30、二极管V2并联，电压互感器CT2与电阻R8、二极管V9并联。

主供电源电压检测电路实时检测主供电源的AB相和BC相之间的电压。A相输入端串联的3个限流电阻R1、R2、R3阻值都为33K，加起来99K，把输入电流拉低到1mA。电压互感器CT1的型号为TV31B022mA：2mA，最大输入电流2mA，变比1：1。电压互感器的输出端并联的二极管V2用来整流，把交流变成直流。电阻R30(阻值220欧姆)把1mA的电流转化成0.22V的电压。当A相断相，AD_UAB1检测到的电压就由0.22V变成0V；当C相断相，AD_UCB1检测到的电压就由0.22V变成0V；当B相断相，AD_UAB1和AD_UCB1检测到的电压都由0.22V变成0V。辅供电源电压检测电路的电路原理同主供电源电压检测电路的电路原理，故此处不再赘述。

参见图3，图3是图1中的主供电源和辅供电源切换选择电路的电路原理图。所述主供电源和辅供电源切换选择电路包括继电器K1、K2、K3、K4，二级管V101、V102、V103、V104，热敏电阻RT101、RT102、RT101。

主供电源和辅供电源切换选择电路通过继电器来控制主电源与辅助电源的切换，包括电源之间相与相的切换。继电器K1、K2、K3、K4的型号为HFD4/9,双刀双掷。每个继电器的上方都反向并联了一个二极管，该二极管起到续流作用，当继电器动作的时候会产生一个较大的感应电压，通过该二极管，给产生的感应电压提供一个回路，避免损坏继电器。当检测到A相断相的情况下，继电器K1动作的时候，B_IN_1和(3)A_IN_2接通，B_IN_2、A_IN_2接通，主电源和辅助电源的B相都能调至A相，并且原来的B相仍有电；当检测到C相断相，继电器K4的动作原理和K1一样；当继电器K2和K3同时动作的情况下，能够实现主电源A、B、C三相分别和辅助电源的A、B、C三相进行对换，从而实现主电源到辅助电源的切换，这种切换可以通过手动切换，或者当芯片检测到ABC三相其中有两相断相的情况下，自己进行切换。

参见图4，图4是图1中的主供电源转换电路的电路原理图。主供电源转换电路包括第一输入电路、第一控制电路、第一补偿电路、第一降压电路和第一反馈电路；所述第一输入电路包括热敏电阻RT1、RT3、RT4,整流二极管V1、V5、V19、V22、V40、V41，热敏电阻器RT2，电容C1；所述第一控制电路包括控制器，所述控制器为TOP232P控制器；所述第一补偿电路包括电阻R15和电容C9；所述第一降压电路包括变压器T1，稳压二极管V4、V2、V7，电容C3、C4、C6、C15；所述第一反馈电路包括光耦E3、电阻R10、R9、R11，二极管V12、V11，稳压二极管V10。

第一输入电路，在第一输入电路的A、B、C三相输入端，每一相都串联了一个整流二极管，并在此基础上又并联了一个方向相反的整流二极管，该二极管具有反向漏电流低，正向浪涌承受能力强的特点，在整流的同时也能够保护电路；输入处把V1、V19、V40三个二极管的阴极短接在一起，V5、V22、V41三个二极管的阳极短接在一起，当A、B、C三相有一相断相的情况下，另外两相还能够正常给电路提供100V的交流电。

在二极管后面接入了一个热敏电阻器RT2，热敏电阻器RT2为复合型热敏电阻MZ11-06E151-251RM，用作过流过压过热防雷击保护。复合型热敏电阻MZ11-06E151-251RM在电子工程上又叫万次保险丝或自恢复保险丝。由于其对温度和电流的双重敏感性，使其弥补了温度开关对电流不敏感、常规保险丝对温度不敏感的缺点，使其具有响应速度快、保护能力强、可靠性高等优点。其保护原理是：把它串联在负载电路中，当电路处于正常工作状态时流过PTC热敏电阻的电流不足以使其温升超过居里温度而处于低阻状态，一旦电路出现故障或过压使回路中电流突增时,PTC热敏电阻的阻值因自热在短时间内上升3-4个数量级呈高阻状态将电路切断。当故障排除后，PTC热敏电阻器又恢复原导通状态。复合型热敏电阻后面并联了一个0.33UF/400V的电解电容，这个电容主要是用来滤波的，用来消除整流后产生的交流脉动纹波，同时提高了100V直流电的电压幅值

第一控制电路，第一控制电路包括控制器，所述控制器为TOP232P控制器；该芯片是双系列8脚封装，输入交流电压85-265V工作频率130KHZ。TOP232P控制器的引脚：

漏极(D)引脚：高压MOSFET漏极引脚输出，通过内部的开关式高压电流源提供启动偏置电流，该引脚还是内部电流检测点。

控制引脚(C)：用于占空比控制的误差放大器和反馈电流的输入脚，与内部并联稳压器相连接，提供正常工作时的内部偏置电流。亦用作电源旁路和自动重启动/补偿电容的连接点。

当TOP232P控制器的D引脚导通时，高频变压器T1初级绕组的感应电压为上正下负，次级线圈(7T)的整流二极管V4处于截止状态，此时电路在初级绕组中储存能量；当开关电源芯片的D引脚截时，高频变压器T1初级绕组中存储的能量，将通过次级绕组及整流二极管V4整流和电容C4、C3滤波后向负载输出稳定的直流电压。

第一反馈电路反馈电路：第一反馈电路包括光耦E3、电阻R10、R9、R11，二极管V12、V11，稳压二极管V10。光耦E3的型号为TLP785，最小正向二极管电压1.2V，最大下降时间3μs，最大正向二极管电流25mA，最大上升时间2μs，电流传输比(最大)600，电流传输比(最小)200。其中二极管V10(IN5234)的反向导通压降为6.2V，V11和V12的导通压为0.7V，这样当光耦导通的时候，光耦二极管的阴极处的电位被钳在7.6V，加上光耦二极管本身的导通压降1.2V左右，和R11的上的电压一样，加上R9的分压，(R9和R11的电阻阻值一样，都为300欧姆)，7.6+1.2+1.2＝10V，也就是当输出的直流电压大于10V的情况下，光耦会被导通，C引脚检测到电流变大，漏极(D)引脚就会打开，变压器的原级将暂时中断向次级传递能量，从而降低输出电压，是输出电压维持在10V。

参见图5，图5是图1中的辅供电源转换电路的电路原理图。辅助供电源转换电路包括第二输入电路、第二控制电路、第二补偿电路、第二降压电路和第二反馈电路；所述第二输入电路包括热敏电阻RT5、RT6、RT8,整流二极管V42、V43、V44、V45、V46、V47，热敏电阻器RT6，电容C17；所述第二控制电路包括控制器，所述控制器为TOP232P控制器；所述第一补偿电路包括电阻R24和电容C22；所述第二降压电路包括变压器T2，稳压二极管V21、V20、V24，电容C18、C19、C20、C21；所述第二反馈电路包括光耦E6、电阻R22、R21、R23，二极管V31，稳压二极管V27。

辅供电源转换电路的原理图和主供电源转换电路的原理图基本一致，唯一的区别是辅助供电电源的反馈电路比主供电电源的原理图少了一个普通二极管，这样使得光耦二极管阴极处的钳位电压降低了0.7V左右，因此光耦的动作电压大约降低了快1V，使得输出的直流电压电压大约为9V。

参见图6，图6是图1中的微处理器供电电路的电路原理图。微处理器供电电路包括二极管V13和V16，三端稳压芯片V14、电容C14和C11、电容C15和C12，主供电源转换电路输入10V电源连接二极管V13，辅供电源转换电路输入9V电源连接二极管V14，再通过输入滤波电路、三端稳压芯片V14、输出滤波电路输出，所述输入滤波电路包括电容C14和C11，所述输出滤波电路包括电容C15和C12。

一路主供电源输入10V，一路辅供电源9V输入，工作时选择其中一路作为输入电源，两路电源的输入处都加了一个IN5819二极管，主要目的是为了防止后面电源电路的干扰传递到前面电路，C14和C11两电容组成输入滤波电路。V14是UTC-78L05三端稳压芯片，输出为5V直流电，C15和C12组成输出滤波电路。

以上只是本发明的一种实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变形和改进。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，在不脱离本发明精神实质的情况下，都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.采集终端双电源切换控制电路，其特征在于：包括

主供电源输入电路，主供电源通过主供电源输入电路输入，为采集终端双电源切换控制提供100V主电源输入；

辅供电源输入电路，辅供电源通过辅供电源输入电路输入，为采集终端双电源切换控制提供100V辅供电源输入；

主供电源和辅供电源切换选择电路，所述主供电源输入电路和辅供电源输入电路地输出端均与主供电源和辅供电源切换选择电路输入端电连接，所述主供电源输入电路和辅供电源输入电路通过主供电源和辅供电源切换选择电路切换选择输出电源；

主供电源转换电路，主供电源通过主供电源输入电路输入，主供电源输入电路的输出端与主供电源转换电路的输入端电性连接，主供电源通过主供电源转换电路降压为10V电源输出；

辅供电源转换电路，辅供电源通过辅供电源输入电路输入，辅供电源输入电路的输出端与辅供电源转换电路的输入端电性连接，辅供电源通过辅供电源转换电路降压为9V电源输出；

微处理器控制电路，微处理器控制电路的信号输出端与主供电源和辅供电源切换选择电路的信号输入端电性连接；所述微处理器控制电路的输入端与所述主供电源电压检测电路与辅供电源电压检测电路的输出端电连接；

微处理器供电电路，所述主供电源转换电路和辅供电源转换电路的输入端均与微处理器供电电路的输入端电性连接，所述微处理器供电电路的输出端与微处理器控制电路的输入端电连接，所述微处理器供电电路接受主供电源转换电路和辅供电源转换电路输入，并自动选择一路作为供电电源，并将其将为3.3V输出；

主供电源电压检测电路，主供电源电压检测电路的输入端与主供电源输入电路的输出端电连接，所述主供电源电压检测电路检测主供电源的输入是否正常，并将信号输送给微处理器供电电路；

辅供电源电压检测电路，辅供电源电压检测电路的输入端与辅供电源输入电路的输出端电连接，所述辅供电源电压检测电路检测辅供电源的输入是否正常，并将信号输送给微处理器供电电路。

2.根据权利要求1所述的采集终端双电源切换控制电路,其特征在于：所述主供电源转换电路包括第一输入电路、第一控制电路、第一补偿电路、第一降压电路和第一反馈电路；

所述第一输入电路包括热敏电阻RT1、RT3、RT4,整流二极管V1、V5、V19、V22、V40、V41，热敏电阻器RT2，电容C1；

所述第一控制电路包括控制器，所述控制器为TOP232P控制器；所述第一补偿电路包括电阻R15和电容C9；

所述第一降压电路包括变压器T1，稳压二极管V4、V2、V7，电容C3、C4、C6、C15；

所述第一反馈电路包括光耦E3、电阻R10、R9、R11，二极管V12、V11，稳压二极管V10。

3.根据权利要求1所述的采集终端双电源切换控制电路,其特征在于：所述辅助供电源转换电路包括第二输入电路、第二控制电路、第二补偿电路、第二降压电路和第二反馈电路；

所述第二输入电路包括热敏电阻RT5、RT6、RT8,整流二极管V42、V43、V44、V45、V46、V47，热敏电阻器RT6，电容C17；

所述第二控制电路包括控制器，所述控制器为TOP232P控制器；所述第一补偿电路包括电阻R24和电容C22；

所述第二降压电路包括变压器T2，稳压二极管V21、V20、V24，电容C18、C19、C20、C21；

所述第二反馈电路包括光耦E6、电阻R22、R21、R23，二极管V31，稳压二

极管V2。

4.根据权利要求1所述的采集终端双电源切换控制电路,其特征在于：所述主供电源电压检测电路包括电阻R1、R2、R3、R5、R6、R7、R8和R30，电压互感器CT1和CT2，二极管V2、V9，主供电源的A相输入端串联电阻R1、R2、R3后与电压互感器CT1连接，主供电源的B相输入端与电压互感器CT1和CT2均连接，主供电源的C相输入端串联电阻R5、R6、R7后与电压互感器CT2连接，电压互感器CT1与电阻R30、二极管V2并联，电压互感器CT2与电阻R8、二极管V9并联。

5.根据权利要求1所述的采集终端双电源切换控制电路,其特征在于：所述微处理器供电电路包括二极管V13和V16，三端稳压芯片V14、电容C14和C11、电容C15和C12，主供电源转换电路输入10V电源连接二极管V13，辅供电源转换电路输入9V电源连接二极管V14，再通过输入滤波电路、三端稳压芯片V14、输出滤波电路输出，所述输入滤波电路包括电容C14和C11，所述输出滤波电路包括电容C15和C12。