CN106199154B - 应急照明电源的市电高速监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于应急电源装置技术领域，提供了一种应急照明电源的市电高速监测系统，该系统包括整流滤波电路、电源管理模块、高频变压器、市电电压监测电路和微控制器，整流滤波电路设有母线电压正极，电源管理模块设有启动端和控制端，启动端连接于母线电压正极，控制端连接于高频变压器的初级绕组的第一端，高频变压器包括初级绕组和次级绕组，初级绕组的第二端连接于母线电压正极，市电电压监测电路采集脉冲电压的脉冲电压值，并将脉冲电压值传送至微控制器，微控制器根据脉冲电压值监测市电是否正常。本发明应急照明电源的市电高速监测系统，能够提高应急照明电源监测市电电压的实时性和准确性，简化电路结构。
Description
技术领域
本发明涉及应急电源装置技术领域，具体涉及一种应急照明电源的市电高速监测系统。
背景技术
应急照明电源和灯具配合，即可组成应急照明灯具，在市电正常时，将市电输出至外接的灯具，在应急照明电源监测到市电异常或掉电时，电池组通过高频功率变换电路将电压传输至切换输出电路，再供应给外接的灯具，进行照明。
现有应急照明电源的市电电压监测单元一般由工频变压器的次级整流滤波后进行监测。整流滤波电路存在较大的滤波电容，以及工频变压器较大的内阻，影响检测市电电压的实时性和准确性，进而使应急切换时间变慢，可靠性降低。市电电压监测单元或在高频变压器的初级侧电路进行监测，但是所需部件多，电路复杂，影响可靠性。
如何提高应急照明电源监测市电电压的实时性和准确性，简化电路结构，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种应急照明电源的市电高速监测系统，能够提高应急照明电源监测市电电压的实时性和准确性，简化电路结构。
本发明提供一种应急照明电源的市电高速监测系统，该系统包括整流滤波电路、电源管理模块、高频变压器、市电电压监测电路和微控制器。整流滤波电路设有母线电压正极，整流滤波电路用于将接收的市电进行整流、滤波处理，形成直流母线电压。电源管理模块设有启动端和控制端，启动端连接于母线电压正极，控制端连接于高频变压器的初级绕组的第一端。高频变压器包括初级绕组和次级绕组，初级绕组的第二端连接于母线电压正极，次级绕组设有市电电压监测输出管脚，市电电压监测电路连接于市电电压监测输出管脚，市电电压监测电路采集脉冲电压的脉冲电压值，并将脉冲电压值传送至微控制器，微控制器根据脉冲电压值监测市电是否正常。
进一步地，该系统还包括漏感尖峰吸收电路，漏感尖峰吸收电路连接于高频变压器的初级绕组，用于吸收高频变压器漏感产生的尖峰电压。
进一步地，漏感尖峰吸收电路包括第一二极管(D6)、第一电容(C9)和第一电阻(R16)，第一二极管(D6)的正极连接于初级绕组的第一端，第一二极管(D6)的负极分别连接于第一电容(C9)的第一端和第一电阻(R16)的第一端，第一电容(C9)的第二端和第一电阻(R16)的第二端均连接于初级绕组的第二端。
进一步地，次级绕组的第一端设有市电电压监测输出管脚，初级绕组的第一端和次级绕组的第一端为同名端。
基于上述任意应急照明电源的市电高速监测系统实施例，进一步地，市电电压监测电路包括市电电压监测端和负脉冲电压输出端，市电电压监测端与市电电压监测输出管脚连接，负脉冲电压输出端连接于微控制器。
进一步地，市电电压监测电路包括第二电阻(R31)和第三电阻(R32)，第二电阻(R31)的一端连接于市电电压监测端，另一端连接于负脉冲电压输出端，第三电阻(R32)的一端连接于负脉冲电压输出端，另一端连接于供电端。
进一步地，市电电压监测电路还包括第四电阻(R29)，第四电阻(R29)的一端连接于负脉冲电压输出端，另一端连接于微控制器。
基于上述任意应急照明电源的市电高速监测系统实施例，进一步地，该系统还包括第二二极管(D9)和电解电容(C13)，第二二极管(D9)的正极连接于次级绕组的第一端，第二二极管(D9)的负极连接于电解电容(C13)的正极，电解电容(C13)的负极连接于次级绕组的第二端。
进一步地，该系统还包括电压转换电路，电压转换电路的输入端连接于二极管的负极，电压转换电路的输出端连接于微控制器。
基于上述任意应急照明电源的市电高速监测系统实施例，进一步地，微控制器为专用集成电路实现的。
由上述技术方案可知，本发明应急照明电源的市电高速监测系统，采用整流滤波电路将市电进行整流、滤波处理，形成直流母线电压。通过启动端启动电源管理模块，通过电源管理模块的控制端控制高频变压器将直流母线电压进行隔离转换，形成脉冲电压，使脉冲电压和市电具有比例关系，后续监测脉冲电压即可等效于监测市电的电压，简化电路结构，降低设备成本。
在高频变压器的次级绕组设置市电电压监测输出管脚，将市电电压监测电路连接在次级绕组的市电电压监测输出管脚，并将采集的脉冲电压值传送至微控制器，能够提高市电监测速度，缩短时延。微控制器根据预定电压范围进行对比，判断市电是否正常，即可实时监测市电电压监测输出管脚输出的脉冲电压，提高市电监测速度和可靠性。
因此，本发明应急照明电源的市电高速监测系统，能够提高应急照明电源监测市电电压的实时性和准确性，简化电路结构。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了本发明所提供的一种应急照明电源的市电高速监测系统结构示意图；
图2示出了本发明所提供的一个整流滤波电路连接示意图；
图3示出了本发明所提供的一个高频变压器的连接示意图；
图4示出了本发明所提供的一个市电电压监测电路连接示意图；
图5示出了本发明所提供的一个微控制器的各引脚示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
图1示出了本发明提供一种应急照明电源的市电高速监测系统，该系统包括整流滤波电路1、电源管理模块2、高频变压器3、市电电压监测电路4和微控制器5。结合图2，整流滤波电路1设有母线电压正极，整流滤波电路1用于将接收的市电进行整流、滤波处理，形成直流母线电压。结合图3，电源管理模块U5设有启动端和控制端，启动端即第三管脚VCC，连接于母线电压正极+300，控制端即第六、七、八管脚，控制端连接于高频变压器T1的初级绕组的第一端。高频变压器T1包括初级绕组和次级绕组，初级绕组的第二端连接于母线电压正极+300，次级绕组设有市电电压监测输出管脚OVT，市电电压监测电路4连接于市电电压监测输出管脚，结合图4，市电电压监测电路4采集脉冲电压的脉冲电压值，并将脉冲电压值传送至微控制器5，即微控制器5的INT0管脚，微控制器5将脉冲电压值与预定电压范围进行对比：若脉冲电压值处于预定电压范围内，则市电电压正常，若脉冲电压值处于预定电压范围外，则市电出现异常。
由上述技术方案可知，本发明应急照明电源的市电高速监测系统，采用整流滤波电路1将市电进行整流、滤波处理，形成直流母线电压。通过启动端启动电源管理模块2，通过电源管理模块2的控制端控制高频变压器3将直流母线电压进行隔离转换，形成脉冲电压，使脉冲电压和市电具有比例关系，后续监测脉冲电压即可等效与监测市电的电压，简化电路结构，降低设备成本。
在高频变压器3的次级绕组设置市电电压监测输出管脚，将市电电压监测电路4连接在次级绕组的市电电压监测输出管脚，并将采集的脉冲电压值传送至微控制器5，能够提高市电监测速度，缩短时延。微控制器5根据预定电压范围进行对比，判断市电是否正常，即可实时监测市电电压监测输出管脚输出的脉冲电压，提高市电监测速度和可靠性。
因此，本发明应急照明电源的市电高速监测系统，能够提高应急照明电源监测市电电压的实时性和准确性，简化电路结构。
其中，整流滤波电路1包括市电传输端P1、桥式整流电路BR1和滤波电路，具体连接方式如图2所示，该整流滤波电路1能够对接收的市电进行整流、滤波处理，得到直流母线电压。
为了进一步提高该系统高频变压器的工作稳定性，具体地，结合图3，在高频变压器T1的初级绕组侧设有漏感尖峰吸收电路，用于吸收高频变压器T1漏感产生的尖峰电压，具体采用RCD电路，即第一二极管D6的正极连接于初级绕组的第一端，第一二极管D6的负极分别连接于电第一容C9的第一端和第一电阻R16的第一端，第一电容C9的第二端和第一电阻R16的第二端均连接于初级绕组的第二端。高频变压器T1在市电掉电瞬间，漏感的能量无法耦合到次级绕组，会产生很高的尖峰电压，采用该漏感尖峰吸收电路能够把尖峰电压吸收到最低值，确保该系统运行稳定。
并且，电源管理模块U5的启动端设有限流电阻R12和R13，结合图3，第一限流电阻R12的第一端连接于母线电压正极，第一限流电阻R12的第二端连接于第二限流电阻R13的第一端。第二限流电阻R13的第二端连接于电源管理模块U5的启动端。第二限流电阻R13的第二端还连接有二极管D1和电容C10，以进行滤波，保证电源管理模块2有效工作。次级绕组的第一端设有市电电压监测输出管脚OVT，初级绕组的第一端和次级绕组的第一端为同名端。在交变磁通的作用下，任意时刻两个绕组的第一端具有相同电势极性，便于后续与不同元件连接，提高系统运行的安全性。
为了进一步提高市电电压监测的准确性，具体地，结合图4，图4示出了一种市电电压监测电路4的实现方式，市电电压监测电路4包括市电电压监测端OVT和负脉冲电压输出端INT0，市电电压监测端OVT与市电电压监测输出管脚连接，负脉冲电压输出端INT0连接于微控制器5。第二电阻R31和第三电阻R32进行分压，第二电阻R31的一端连接于市电电压监测端OVT，另一端连接于负脉冲电压输出端INT0，第三电阻R32的一端连接于负脉冲电压输出端INT0，另一端连接于5伏供电端。INT0将采集的负脉冲电压传送至微控制器5，进行监测和控制，等效于监测市电电压，电路结构简单，市电电压的监测速度快，可靠性强。结合图4，市电电压监测电路4还包括第四电阻R29，第四电阻R29的一端连接于负脉冲电压输出端INT0，另一端连接于微控制器5。第四电阻R29能够组成硬件正反馈电路形成回差窗口，以防监测的脉冲电压处于临界值时，出现反复跳动现象。
为了进一步稳定高频变压器的输出电压，具体地，结合图3，该系统还包括第二二极管D9和电解电容C13，第二二极管D9的正极连接于次级绕组的第一端，第二二极管D9的负极连接于电解电容C13的正极，电解电容C13的负极连接于次级绕组的第二端，对隔离变换后的脉冲电压进行整流滤波。同时，该系统还包括稳定电压输出电路，稳定电压输出电路包括电阻R11,R15,R20,R21、电容C4、稳压二极管U3和光耦U4A/B，具体连接方式如图3所示。电源管理模块2还设有反馈端，即第四管脚FB，反馈端接收高频变压器3转换之后的电压值，通过反馈端连接的光耦U4B实现，光耦U4A/B能够将稳压输出电路的直流电大小及时反馈至电源管理模块U5，以使电源管理模块U5能够控制高频变压器T1能够转换稳定的电压。本实施例应急照明电源的市电高速监测系统能够向外界提供稳定的电压。
为了进一步保障微控制器及时有效供电，本实施例应急照明电源的市电高速监测系统还包括电压转换电路，结合图5，该电压转换电路包括二极管、电阻、三极管和电容，具体实现方式如图5所示，二极管D11的正极连接于稳压输出电路的输出端VCC，或二极管D9的负极，二极管D11的负极连接于三极管Q2的集电极。二极管D12的正极连接于充电电池的输出端VBAT，二极管D12的负极连接于三极管Q2的集电极。三极管Q2的基极连接于稳压二极管ZD1的负极，稳压二极管ZD1的正极连接于地线。三极管Q2的发射极输出+5伏电压，为微控制器供电。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种应急照明电源的市电高速监测系统，其特征在于，包括：
整流滤波电路、电源管理模块、高频变压器、市电电压监测电路和微控制器，
所述整流滤波电路设有母线电压正极，所述整流滤波电路用于将接收的市电进行整流、滤波处理，形成直流母线电压，
所述电源管理模块设有启动端和控制端，所述启动端连接于所述母线电压正极，所述控制端连接于高频变压器的初级绕组的第一端，
所述高频变压器包括所述初级绕组和次级绕组，所述初级绕组的第二端连接于所述母线电压正极，所述次级绕组设有市电电压监测输出管脚，所述市电电压监测电路连接于所述市电电压监测输出管脚，所述市电电压监测电路采集脉冲电压的脉冲电压值，并将所述脉冲电压值传送至所述微控制器，所述微控制器根据所述脉冲电压值监测所述市电是否正常。
2.根据权利要求1所述应急照明电源的市电高速监测系统，其特征在于，该系统还包括：漏感尖峰吸收电路，连接于所述高频变压器的初级绕组，用于吸收所述高频变压器漏感产生的尖峰电压。
3.根据权利要求2所述应急照明电源的市电高速监测系统，其特征在于，所述漏感尖峰吸收电路包括第一二极管(D6)、第一电容(C9)和第一电阻(R16)，
所述第一二极管(D6)的正极连接于所述初级绕组的第一端，所述第一二极管(D6)的负极分别连接于所述第一电容(C9)的第一端和所述第一电阻(R16)的第一端，
所述第一电容(C9)的第二端和所述第一电阻(R16)的第二端均连接于所述初级绕组的第二端。
4.根据权利要求3所述应急照明电源的市电高速监测系统，其特征在于，所述次级绕组的第一端设有所述市电电压监测输出管脚，所述初级绕组的第一端和所述次级绕组的第一端为同名端。
5.根据权利要求1所述应急照明电源的市电高速监测系统，其特征在于，所述市电电压监测电路包括市电电压监测端和负脉冲电压输出端，所述市电电压监测端与所述市电电压监测输出管脚连接，所述负脉冲电压输出端连接于所述微控制器。
6.根据权利要求5所述应急照明电源的市电高速监测系统，其特征在于，所述市电电压监测电路包括第二电阻(R31)和第三电阻(R32)，
所述第二电阻(R31)的一端连接于所述市电电压监测端，另一端连接于所述负脉冲电压输出端，
所述第三电阻(R32)的一端连接于所述负脉冲电压输出端，另一端连接于供电端。
7.根据权利要求5所述应急照明电源的市电高速监测系统，其特征在于，所述市电电压监测电路还包括第四电阻(R29)，所述第四电阻(R29)的一端连接于所述负脉冲电压输出端，另一端连接于所述微控制器。
8.根据权利要求1所述应急照明电源的市电高速监测系统，其特征在于，该系统还包括第二二极管(D9)和电解电容(C13)，所述第二二极管(D9)的正极连接于所述次级绕组的第一端，所述第二二极管(D9)的负极连接于所述电解电容(C13)的正极，所述电解电容(C13)的负极连接于所述次级绕组的第二端。
9.根据权利要求8所述应急照明电源的市电高速监测系统，其特征在于，该系统还包括电压转换电路，所述电压转换电路的输入端连接于所述二极管的负极，所述电压转换电路的输出端连接于所述微控制器。
10.根据权利要求1所述应急照明电源的市电高速监测系统，其特征在于，所述微控制器为专用集成电路实现的。
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