CN107659172B - 一种包括ac220v电压检测电路的消防设备电源 - Google Patents
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Abstract
一种包括AC220V电压检测电路的消防设备电源，该消防设备电源包括AC220V电压检测电路和MCU，所述AC220V电压检测电路包括整流桥BD1，整流桥BD1输入端连接待检测AC220V的电压，整流桥BD1输出的两端分别经过限流电阻连接稳压管ZD1和稳压管ZD2，其中整流桥BD1输出正极经过电阻R1连接稳压管ZD1的负极，整流桥BD1输出负极经过电阻R3连接稳压管ZD2的正极，稳压管ZD1的正极经过电阻R2连接光耦U1的输入端正极，稳压管ZD2的负极经过电阻R4连接光耦U1的输入端负极，光耦U1输出端的集电极连接MCU的IO输入引脚，光耦U1输出端的发射极接地。
Description
技术领域
本发明属于消防设备技术领域，特别涉及一种包括AC220V电压检测电路的消防设备电源。
背景技术
在现有的国家标准GB 28184-2011《消防设备电源监控系统》中，涉及到交流电网电压和备电切换控制时，有如下的规定：
4.2.1.3监控器电源应设主电源和备用电源。当交流电网供电电压变动幅度在额定电压220V的85％～110％范围内，监控器应能正常工作。
4.2.1.4监控器的电源部分应具有主电源和备用电源转换功能。当主电源断开时，能自动转换到备用电源；主电源恢复时，能自动转换到主电源；主、备电源的转换不应影响监控器的正常工作。
可见，按国标要求，消防设备电源工作时，在不小于电压220V的85％，即≥187V时，要自动切换到主电工作。在实际运用中，对消防设备电源设置为：175V-185V切换到主电工作，≤175V切换到备电工作。
消防设备电源220V的电压检测是MCU检测100-280V实际电压值，当符合GB 28184-2011要求时，主、备电源须进行转换。
消防设备电源220V电压检测，通常采用低频变压器检测电路，低频变压器检测电路的检测原理是根据AC220V的变压器输出电压随输入电压变化而变化而实现。
图1是现有消防设备电源电路原理图，AC220V电压，经变压器T1变压输出，输出电压经BD1整流，电解电容C1滤波后，经电阻R1缓冲进入MCU的IO输入引脚，进行电压计算,MCU根据T1输出电压高低，控制主、备电转化电路。因电解电容C1的储能，使输出电压不能快速跟随输入220V电压的变化，使主、备电转换滞后，进而使监控器有时不能正常工作。因变压器输出误差较大，使得MCU检测电压误差也较大，在175V-185V时消防设备电源应切换到主电工作，但部分电源在＞187V时，才切换到主电工作。这种情况使得消防设备电源产品一致性变差，甚至有的达不到国标要求。此外，因低频变压器使用硅钢片和铜线，成本也较高昂。
发明内容
本发明提供一种包括AC220V电压检测电路的消防设备电源，用以解决现有的消防设备电源采用的低频变压器检测电路检测精度不高、不稳定的问题。
一种包括AC220V电压检测电路的消防设备电源，该消防设备电源包括依次连接的EMI滤波防雷保护电路、整流滤波电路、功率转换电路、DC24V整流滤波和主备电转换电路，还包括AC220V电压检测电路和MCU。DC24V整流滤波电路连接充电管理电路，主备电转换电路连接24V电池组。
所述AC220V电压检测电路包括整流桥BD1，整流桥BD1输入端连接待检测AC220V的电压。
整流桥BD1输出的两端分别经过限流电阻连接稳压管ZD1和稳压管ZD2，其中整流桥BD1输出正极经过电阻R1连接稳压管ZD1的负极，整流桥BD1输出负极经过电阻R3连接稳压管ZD2的正极。
稳压管ZD1的正极经过电阻R2连接光耦U1的输入端正极，稳压管ZD2的负极经过电阻R4连接光耦U1的输入端负极。
光耦U1输出端的集电极连接MCU的IO输入引脚，光耦U1输出端的发射极接地。
进一步的，MCU的IO输出引脚连接主备电转换电路，主电源24V接入主备电转换电路，24V电池组接入主备电转换电路。
本发明的消防设备电源采用高压脉宽AC220V检测电路，利用了光耦U1输出5V方波的宽度随输入220V电压变化的特点对220V电压进行测量，检测电压范围宽，测量电压准确；所用元器件少，可大幅度降低220V检测元件成本，可靠性高；因使用光耦，绝缘性能较变压器有所提高。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：
图1现有的消防设备电源电路原理图。
图2是本发明实施例中采用高压脉宽AC220V检测电路的消防设备电源电路原理图。
具体实施方式
如图2所示，本发明的消防设备电源包括依次连接的EMI滤波防雷保护电路、整流滤波电路、功率转换电路、DC24V整流滤波和主备电转换电路，DC24V整流滤波电路连接充电管理电路，主备电转换电路连接24V电池组。
本发明的消防设备电源包括高压脉宽AC220V检测电路和MCU，该检测电路包括整流桥BD1，整流桥BD1输入端连接待检测AC220V的电压。整流桥BD1输出的两端分别经过限流电阻连接稳压管ZD1和稳压管ZD2，其中整流桥BD1输出正极经过电阻R1连接稳压管ZD1的负极，整流桥BD1输出负极经过电阻R2连接稳压管ZD2的正极。稳压管ZD1的正极经过电阻R3连接光耦U1的输入端正极，稳压管ZD2的负极经过电阻R4连接光耦U1的输入端负极。光耦U1输出端的集电极连接MCU的IO输入引脚，光耦U1输出端的发射极接地。
MCU的IO输出引脚连接主备电转换电路，主电源24V接入主备电转换电路，24V电池组接入主备电转换电路。
其中，器件的参数包括，
整流桥BD1,0.5A,600V；电阻R1，R2，R3，R4，R5，均为4.7KΩ-20KΩ；稳压管ZD1，ZD2，均为50V-75V,0.5W；光耦U1,EL817。
由整流桥BD1把220V进行整流，整流后为100Hz半正弦波，波谷到波峰电压范围为0-350V,因稳压管ZD1，ZD2的电压斩波加R1，R2，R3，R4电阻的限流，使100Hz半正弦波的120 -350V部分才能使光耦U1导通。电阻R5上端连接5V,下端连接光耦U1输出端的集电极，光耦U1输出端的发射极接地，在光耦U1输出端的集电极输出5V方波，进入MCU的IO输入引脚检测。光耦U1集电极输出5V方波的宽度随输入220V电压变化。经实际测试有以下数据：
AC150V时，5V方波脉宽为8.5ms；
AC180V时，5V方波脉宽为7.8ms；
AC220V时，5V方波脉宽为6.4ms；
AC250V时，5V方波脉宽为5.2ms；
AC280V时，5V方波脉宽为4.3ms。
当主电AC220V工作时，MCU检测到5V方波脉宽＜7.8ms时，主、备电转换电路转换到主电输出。当主电AC220V断开时，或主电输入电压＜AC180V时，MCU检测到5V方波脉宽≥7.8ms时，主、备电转换电路自动转换到备电输出。
国网供电频率为50Hz,整流后100Hz半正弦波周期为10ms,经高压脉宽AC220V检测电路后，输入到MCU的5V方波脉宽为稳定时间，MCU根据稳定的脉宽时间，可以准确算出输入电压，因高压脉宽AC220V检测电路检测220V电压值准确，在主电AC220V断开或＜AC180V时，可快速(＜10ms)转换到备电输出；在主电≥AC180V时，可快速(＜10ms)转换到主电输出。可完全满足国标要求。
值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本发明创造的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。
Claims (1)
1.一种包括AC220V电压检测电路的消防设备电源，该消防设备电源包括依次连接的EMI滤波防雷保护电路、整流滤波电路、功率转换电路、DC24V整流滤波和主备电转换电路，还包括AC220V电压检测电路和MCU，
DC24V整流滤波电路连接充电管理电路，主备电转换电路连接24V电池组，
其特征在于，所述AC220V电压检测电路包括整流桥BD1，整流桥BD1输入端连接待检测AC220V的电压，
整流桥BD1输出的两端分别经过限流电阻连接稳压管ZD1和稳压管ZD2，其中整流桥BD1输出正极经过电阻R1连接稳压管ZD1的负极，整流桥BD1输出负极经过电阻R2连接稳压管ZD2的正极，
稳压管ZD1的正极经过电阻R3连接光耦U1的输入端正极，稳压管ZD2的负极经过电阻R4连接光耦U1的输入端负极，
光耦U1输出端的集电极连接MCU的IO输入引脚，光耦U1输出端的发射极接地，
MCU的输出端连接主备电转换电路，主电源24V接入主备电转换电路，24V电池组接入主备电转换电路，
整流桥BD1参数为0.5A,600V；
电阻R1、R2、R3、R4、R5，均为4.7KΩ-20KΩ；
稳压管ZD1、ZD2，均为50V-75V,0.5W；
光耦U1采用EL817，
整流桥BD1把AC220V进行整流，整流后为100Hz半正弦波，波谷到波峰电压范围为0-350V,通过稳压管ZD1，ZD2的电压斩波加上电阻R1、R2、R3、R4的限流，使100Hz半正弦波的120-350V部分才能使光耦U1导通，
电阻R5上端连接5V,下端连接光耦U1输出端的集电极，光耦U1输出端的发射极接地，在光耦U1输出端的集电极输出5V方波，进入MCU的IO输入引脚检测，光耦U1集电极输出5V方波的宽度随输入220V电压变化，
当主电AC220V工作时，MCU检测到5V方波脉宽＜7.8ms时，主、备电转换电路转换到主电输出，
当主电AC220V断开时，或主电AC小于180V时，MCU检测到5V方波脉宽≥7.8ms时，主、备电转换电路自动转换到备电输出。
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