CN107276213A - 一种安全电源控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种安全电源控制系统，包括控制器、可控硅、电源模块、电压采集模块、驱动模块、继电器开关、电流采集模块和备用电源，所述控制器分别连接可控硅、电压采集模块、驱动模块、继电器开关和电流采集模块，继电器开关还分别连接驱动模块和备用电源，驱动模块还连接可控硅，可控硅还连接电源模块，电源模块还分别连接电压采集模块和电流采集模块。本发明采用电压采集模块或电流采集模块将采集的电源模块的电压和电流信号送到控制器与预设值进行对比，若电压或电流信号偏离预设值5％，则启动驱动模块控制可控硅关闭电源模块的供电，同时驱动模块控制继电器开关闭合，采用备用电源给控制器供电。

Description

一种安全电源控制系统
技术领域
本发明涉及一种控制系统，具体是一种安全电源控制系统。
背景技术
众随着现在电气设备的普及，给工农业生产、国防事业、科技带来了革命性的变化，加快了社会的发展，人们步入了电气化时代，也使人们的生活质量得到了大幅度的提高，也越来越离不开这些电器设备。现在电已经成为我们日常生活中必不可少的元素之一，一旦停电，很多设备都无法使用，对人们的生产、生活都有极大的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全电源控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种安全电源控制系统，包括控制器、可控硅、电源模块、电压采集模块、驱动模块、继电器开关、电流采集模块和备用电源，所述控制器分别连接可控硅、电压采集模块、驱动模块、继电器开关和电流采集模块，继电器开关还分别连接驱动模块和备用电源，驱动模块还连接可控硅，可控硅还连接电源模块，电源模块还分别连接电压采集模块和电流采集模块。
作为本发明进一步的方案：所述控制器采用PIC系列单片机。
作为本发明进一步的方案：所述驱动模块通过控制可控硅的开关控制电源模块对控制器的供电。
作为本发明进一步的方案：所述驱动模块通过控制继电器开关控制备用电源对控制器的供电。
作为本发明进一步的方案：所述电流采集模块用于采集电源模块的电流。
作为本发明进一步的方案：所述电压采集模块用于采集电源模块的电压。
作为本发明再进一步的方案：所述电压采集模块或电流采集模块将采集的电源模块的电压和电流信号送到控制器与预设值进行对比，若电压或电流信号偏离预设值5％，则启动驱动模块控制可控硅关闭电源模块的供电，同时驱动模块控制继电器开关闭合，采用备用电源给控制器供电。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用电压采集模块或电流采集模块将采集的电源模块的电压和电流信号送到控制器与预设值进行对比，若电压或电流信号偏离预设值5％，则启动驱动模块控制可控硅关闭电源模块的供电，同时驱动模块控制继电器开关闭合，采用备用电源给控制器供电，安全性高。
附图说明
图1为安全电源控制系统的电路原理框图。
图2为安全电源控制系统中电源模块的电路图。
图3为安全电源控制系统的控制流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～3，本发明实施例中，一种安全电源控制系统，包括控制器、可控硅、电源模块、电压采集模块、驱动模块、继电器开关、电流采集模块和备用电源，所述控制器分别连接可控硅、电压采集模块、驱动模块、继电器开关和电流采集模块，继电器开关还分别连接驱动模块和备用电源，驱动模块还连接可控硅，可控硅还连接电源模块，电源模块还分别连接电压采集模块和电流采集模块。
所述控制器采用PIC系列单片机。
所述驱动模块通过控制可控硅的开关控制电源模块对控制器的供电。
所述驱动模块通过控制继电器开关控制备用电源对控制器的供电。
所述电流采集模块用于采集电源模块的电流。
所述电压采集模块用于采集电源模块的电压。
所述电源模块包括单极EMI滤波电路、整流滤波电路、输出滤波电路、电压前馈控制电路和光耦反馈控制电路，单极EMI滤波电路包括电感L2和电容C9，整流滤波电路包括整流桥Q和电容C1，输出滤波电路包括电感L6和电容C8，电压前馈控制电路包括芯片U1、电阻R1和电阻R2，光耦反馈控制电路包括光电耦合器U2和可控精密稳压源U3。
整流桥Q引脚1连接电感L1，电感L1另一端分别连接电容C9和熔断器FU，熔断器 FU另一端连接220V交流电，220V交流电另一端分别连接电容C9另一端和电感L2，电感 L2另一端连接整流桥Q引脚3，整流桥Q引脚4分别连接电容C1、电阻R2、电容C2、二极管VD5、电阻R1、电容C10和变压器T线圈L3，整流桥Q引脚2分别电容C1另一端、电阻R4、芯片U1引脚4、芯片U1引脚5、电容C4、电容C5、电容C3和变压器T线圈L5，芯片U1引脚3分别连接电阻R2另一端和电阻R4另一端，芯片U1引脚6分别连接变压器 T线圈L3另一端和二极管VD1正极，二极管VD1负极分别连接电阻R3和二极管VD5负极，电阻R3另一端连接电容C2另一端，芯片U1引脚2连接电阻R1另一端，芯片U1引脚1 分别连接电容C4另一端、电阻R5和光电耦合器U2引脚2，电阻R5另一端连接电容C5另一端，光电耦合器U2引脚1分别连接电容C3另一端和二极管VD2负极，二极管VD2正极连接变压器T线圈L5另一端，光电耦合器U2引脚3分别连接电阻R7、电感L6、电容C6、电容C7、二极管VD3负极和电阻R11，电阻R11另一端连接电容C12，电容C12另一端分别连接二极管VD3负极和变压器T线圈L4，变压器T线圈L4另一端分别连接电容C10另一端、电容C6另一端、电容C7另一端、电容C8、输出端B、电阻R10、可控精密稳压源 U3的A极和电容C11，电感L6另一端分别连接输出端A、电容C8另一端和电阻R9，电阻 R9另一端分别连接电阻R10另一端、可控精密稳压源U3的R极和电阻R8，电阻R8另一端连接电容C11，电容C11另一端分别连接控精密稳压源U3的K极和电阻R6，电阻R6另一端分别连接二极管VD4正极和光电耦合器U2引脚4，二极管VD4负极分别连接电容C11 另一端和电阻R7另一端。芯片U1型号为TOP244Y，光电耦合器U2型号为PC817C，可控精密稳压源U3型号为TL431。
所述电压采集模块或电流采集模块将采集的电源模块的电压和电流信号送到控制器与预设值进行对比，若电压或电流信号偏离预设值5％，则启动驱动模块控制可控硅关闭电源模块的供电，同时驱动模块控制继电器开关闭合，采用备用电源给控制器供电。
所述电源模块包括单极EMI滤波电路、整流滤波电路、输出滤波电路、电压前馈控制电路和光耦反馈控制电路，单极EMI滤波电路包括电感L2和电容C9，整流滤波电路包括整流桥Q和电容C1，输出滤波电路包括电感L6和电容C8，电压前馈控制电路包括芯片U1、电阻R1和电阻R2，光耦反馈控制电路包括光电耦合器U2和可控精密稳压源U3。
整流桥Q引脚1连接电感L1，电感L1另一端分别连接电容C9和熔断器FU，熔断器 FU另一端连接220V交流电，220V交流电另一端分别连接电容C9另一端和电感L2，电感 L2另一端连接整流桥Q引脚3，整流桥Q引脚4分别连接电容C1、电阻R2、电容C2、二极管VD5、电阻R1、电容C10和变压器T线圈L3，整流桥Q引脚2分别电容C1另一端、电阻R4、芯片U1引脚4、芯片U1引脚5、电容C4、电容C5、电容C3和变压器T线圈L5，芯片U1引脚3分别连接电阻R2另一端和电阻R4另一端，芯片U1引脚6分别连接变压器 T线圈L3另一端和二极管VD1正极，二极管VD1负极分别连接电阻R3和二极管VD5负极，电阻R3另一端连接电容C2另一端，芯片U1引脚2连接电阻R1另一端，芯片U1引脚1 分别连接电容C4另一端、电阻R5和光电耦合器U2引脚2，电阻R5另一端连接电容C5另一端，光电耦合器U2引脚1分别连接电容C3另一端和二极管VD2负极，二极管VD2正极连接变压器T线圈L5另一端，光电耦合器U2引脚3分别连接电阻R7、电感L6、电容C6、电容C7、二极管VD3负极和电阻R11，电阻R11另一端连接电容C12，电容C12另一端分别连接二极管VD3负极和变压器T线圈L4，变压器T线圈L4另一端分别连接电容C10另一端、电容C6另一端、电容C7另一端、电容C8、输出端B、电阻R10、可控精密稳压源 U3的A极和电容C11，电感L6另一端分别连接输出端A、电容C8另一端和电阻R9，电阻 R9另一端分别连接电阻R10另一端、可控精密稳压源U3的R极和电阻R8，电阻R8另一端连接电容C11，电容C11另一端分别连接控精密稳压源U3的K极和电阻R6，电阻R6另一端分别连接二极管VD4正极和光电耦合器U2引脚4，二极管VD4负极分别连接电容C11 另一端和电阻R7另一端。芯片U1型号为TOP244Y，光电耦合器U2型号为PC817C，可控精密稳压源U3型号为TL431。
220V市电电源首先经整流和滤波转为高压直流电,然后通过开关电路和高频开关变压器转为高频率低压脉冲,再经过整流和滤波电路,最终输出低电压的直流电源。同时在输出部分有一个电路通过光耦反馈电路反馈给控制电路,通过控制PWM占空比以达到输出电压稳定。
电压前馈电路是在整流电源到变压器T线圈L3前，控制芯片TOP244Y通过分析整流的质量，对系统进行初步的控制，芯片TOP244Y外部具有可编程设定极限电流和输入电压欠压、过压检测功能，因其欠压保护工作电压为100V,过压保护工作电压为450V,即芯片TOP244Y在本电路中的直流电压范围为100～450V,一旦超出了该电压范围,TOP244Y将自动关闭。当输入电压升高时，利用电阻R2可限制电源的最大输出功率。用减少极限电流的方法，允许将体积更小的高频变压器设计在连续模式下工作，从而降低了初级和次级的峰值电流，这样能降低功耗以及初级元器件的耐压值。
光耦反馈是本发明中最主要的反馈形式，是决定本发明稳定精度的重要器件。光耦合反馈电路包括芯片U1和可控精密稳压源U3，请参阅图1，当输出电压U0发生波动时,经,分压后得到的取样电压就与TL431中的2.5V带隙基准电压进行比较,在 TL431的K极上形成误差电压,使TL431中的发光二极管的工作电流IF产生相应变化,再通过光电耦合器U2去改变控制端电流IC的大小,调节芯片U1的输出占空比,使U0不变, 从而达到稳压目的。电容C10和电阻R8为频率补偿网络,电阻R6用来设定环路的直流增益。用TL431来构成外部误差放大器，可提高输出电压的稳定性。TL431的偏置电流仅为 1mA，这有助于降低空载损耗。由二极管VD4和电容C11组成软启动电路，避免在启动电源时发生过载现象。当电源断电时，电容C11上的电荷可通过电阻R7泄放掉。
本发明采用电压采集模块或电流采集模块将采集的电源模块的电压和电流信号送到控制器与预设值进行对比，若电压或电流信号偏离预设值5％，则启动驱动模块控制可控硅关闭电源模块的供电，同时驱动模块控制继电器开关闭合，采用备用电源给控制器供电，安全性高。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种安全电源控制系统，包括控制器、可控硅、电源模块、电压采集模块、驱动模块、继电器开关、电流采集模块和备用电源，其特征在于，所述控制器分别连接可控硅、电压采集模块、驱动模块、继电器开关和电流采集模块，继电器开关还分别连接驱动模块和备用电源，驱动模块还连接可控硅，可控硅还连接电源模块，电源模块还分别连接电压采集模块和电流采集模块。
2.根据权利要求1所述的安全电源控制系统，其特征在于，所述控制器采用PIC系列单片机。
3.根据权利要求1所述的安全电源控制系统，其特征在于，所述驱动模块通过控制可控硅的开关控制电源模块对控制器的供电。
4.根据权利要求1所述的安全电源控制系统，其特征在于，所述驱动模块通过控制继电器开关控制备用电源对控制器的供电。
5.根据权利要求1所述的安全电源控制系统，其特征在于，所述电流采集模块用于采集电源模块的电流。
6.根据权利要求1所述的安全电源控制系统，其特征在于，所述电压采集模块用于采集电源模块的电压。
7.根据权利要求1所述的安全电源控制系统，其特征在于，所述电压采集模块或电流采集模块将采集的电源模块的电压和电流信号送到控制器与预设值进行对比，若电压或电流信号偏离预设值5％，则启动驱动模块控制可控硅关闭电源模块的供电，同时驱动模块控制继电器开关闭合，采用备用电源给控制器供电。
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