CN107834695B - 一种具有继电器保护电路的消防设备电源 - Google Patents

一种具有继电器保护电路的消防设备电源 Download PDF

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Abstract

一种具有继电器保护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，DC24V整流滤波电路连接充电管理电路，主备电转换电路连接继电器保护电路，继电器保护电路包括MCU和继电器K1，当消防设备电源检测到交流电网的电压断开时，需要将消防设备电源的主电源切换到备用电源，在MCU的控制下，继电器K1吸合，将备用电源接通到主备电转换电路输出，其特征在于，在所述继电器K1的线圈供电端串联有二极管D2，及继电器K1线圈两端并联有电解电容C1。

Description

一种具有继电器保护电路的消防设备电源
技术领域
本发明属于消防设备技术领域，特别涉及一种具有继电器保护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，在消防设备领域，对于使用的电源要求有主电源和备用电源的切换要求，通常这种切换电路都要用到继电器。例如，如图1所示的电路。BT1是备用电池，当消防设备检测到需要进行电源切换时，通过继电器完成电源切换。当消防设备电源的主电源断开时，自动转为备用电源工作，当电源工作时输出20A或30A电流时，切换电路中备电保险管F1分别为20A或30A。保险管在过流时非瞬间熔断，过电流大小不同，其相应的熔断时间不同。保险管的熔断时间以20A保险管为例：在80A电流时，100-600ms熔断；在200A电流时，50-80ms熔断。对于消防设备的短路电流，当24V备电输出短路时，因导线内阻不同，线路短路电流为40-100A。图1为包括现有常见继电器工作电路的消防设备电源电路图。以下对于图1电路的工作过程做一简要说明。
图1是含有常见继电器工作电路的消防设备电源，内部使用常见的继电器工作电路。主电AC220V工作时，Q1关闭，继电器K1不导通。当主电源AC220V断开时，Q1自动导通，继电器工作。BT1是24V电池组，当消防设备检测到需要进行电源切换时，通过继电器完成电源切换。当消防设备电源的主电源断开时，自动转为备用电源工作，当电源工作时输出20A或30A电流时，切换电路中备电保险管F1分别为20A或30A。保险管在过流时非瞬间熔断，过电流大小不同，其相应的熔断时间不同。保险管的熔断时间以20A保险管为例：在80A电流时，100-600ms熔断；在200A电流时，50-80ms熔断。对于消防设备的短路电流，当24V备电输出短路时，因导线内阻不同，线路短路电流为40-100A。
当图1的Q1导通时，继电器工作，继电器内部常开触点K1闭合，将备用电源接通到主备电转换电路输出24V电压。当输出短路时，因保险管有熔断时间，在保险管未熔断之前，继电器工作线圈因输出短路导致24V电压降低，使继电器触点K1闭合力度逐渐降低，进而使继电器K1触点断开，在继电器K1触点断开瞬间，因保险管此时未熔断，继电器工作线圈电压又回升到24V，使继电器再次吸合，K1触点再次接触；因输出短路是持续的，因此继电器在保险管未熔断之前，会循环多次出现K1触点闭合与断开现象；因电池组输出短路电流非常大40-100A,K1触点多次闭合与断开，会使继电器K1触点烧毁。
可见，使用普通的继电器，上述电路在24V电池组工作时，当输出短路时，易烧毁继电器K1触点。即使使用价格高的汽车级大电流继电器，但仍有烧毁继电器K1触点风险。
发明内容
本发明提供了一种具有继电器保护电路的消防设备电源，以解决现有消防设备电源使用普通继电器在输出短路及大电流主、备切换时容易烧毁的问题。
一种具有继电器保护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，以及继电器保护电路。
DC24V整流滤波电路连接充电管理电路，主备电转换电路连接继电器保护电路，继电器保护电路包括MCU和继电器K1，
当消防设备电源检测到交流电网的电压断开时，需要将消防设备电源的主电源切换到备用电源，在MCU的控制下，继电器K1吸合，将备用电源接通到主备电转换电路输出，在所述继电器K1的线圈供电端串联有二极管D2，继电器K1线圈两端并联有电解电容C1。
在所述继电器K1的线圈输入端与所述二极管D2的负极连接，所述二极管D2的负极与所述电解电容C1的正极连接，所述电解电容C1的负极与所述继电器K1的线圈输出端连接。
进一步的，所述MCU的IO控制输出端通过开关半导体管控制所述继电器K1的开合。
所述的开关半导体管是三极管Q1，三极管Q1的基极通过电阻R1连接MCU的IO控制输出端，三极管Q1的集电极连接所述电解电容C1的负极，也同时连接到所述继电器K1的线圈输出端，
二极管D1并联到继电器K1的线圈两端，二极管D1的负极与所述电解电容C1的正极连接，二极管D1的正极与所述电解电容C1的负极连接。
所述备用电源通过保险丝F1串联接入所述继电器K1的触点输入端。所述备用电源是24V电池组。
所述消防设备电源包括输出信号电路，该输出信号电路的输出信号包括公共端、主电工作、备电工作和输出故障。
本发明在现有的消防设备电源电路中，增加了为继电器K1驱动线圈供电的正向二极管D2，和线圈两端并联的电解电容C1。在24V电池组工作时，当输出短路时，可以有效保护继电器K1触点不被烧毁。使得在消防设备电源切换电路中也可以采用便宜的普通的继电器，有效降低了设备的成本。本发明一反常规，在继电器K1线圈两端并联电解电容C1，虽然延迟了继电器的关闭动作时间，不符合通常继电器的工作要求，但是在消防设备电源领域，本发明的电路却符合消防设备电源的主、备电切换要求，使得普通继电器也可以适合在消防设备电源电路中使用。
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是现有的消防设备电源电路原理图。
图2是本发明实施例中具有继电器保护电路的消防设备电源电路原理图。
具体实施方式
图2是本发明的包括有继电器保护电路的消防设备电源。含有继电器保护电路的消防设备电源，内部使用带有继电器保护电路的工作电路。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。DC24V整流滤波连接充电管理电路，主备电转换电路连接继电器保护电路，继电器保护电路包括MCU和继电器K1。
当消防设备电源检测到交流电网的电压断开时，需要将消防设备电源的主电源切换到备用电源，在MCU的控制下，继电器K1吸合，将备用电源接通到主备电转换电路输出。在所述继电器K1的线圈供电端串联有二极管D2，继电器K1线圈两端并联有电解电容C1。
当主电AC220V工作时，Q1关闭，电解电容C1存储电荷为0，继电器K1不导通。当主电源AC220V断开时，Q1自动导通，待电解电容C1充满24V电压后，继电器K1工作。
电路中的继电器K1的线圈两端并联电解电容C1，三极管Q1的基极通过电阻R1连接MCU的IO控制输出端，三极管Q1的集电极连接所述电解电容C1的负极，也同时连接到所述继电器K1的线圈输出端上。在所述继电器K1的线圈输入端与所述二极管D2的负极连接，所述二极管D2的负极与所述电解电容C1的正极连接，所述电解电容C1的负极与所述继电器K1的线圈输出端连接，二极管D1并联到继电器K1的线圈输两端，二极管D1的负极与所述电解电容C1的正极连接，二极管D1的正极与所述电解电容C1的负极连接。所述备用电源通过保险丝F1串联接入所述继电器K1的输入触点。所述备用电源为24V电池组。电解电容C1电容量为100uF～470uF，两端承受最大电压35V，输出短路后，继电器触点K1断开时间举例如下，
当C1电容量为220uF，K1断开时间延长为300ms；C1电容量为470uF，K1断开时间延长为650ms。
本发明在现有的继电器工作电路中增加一个为继电器K1的线圈供电的二极管D2，和一个与继电器K1线圈并联的电解电容C1。当Q1导通，备电24V电压经二级管D2，向电解电容C1充电，待电解电容C1充满24V电压后，继电器工作，继电器内部常开触点K1闭合，电路输出24V电压，当输出短路时，因保险管都有熔断时间，在保险管未熔断之前，因二极管D2的反向不导通特点，使电解电容C1的储能，不因输出短路而释放，只能为继电器工作线圈供电，使24V电压降低时间加长，在保险管熔断之前，使继电器内部K1触点保持闭合，随着保险丝熔断时间到，但K1触点仍处于闭合状态，致使保险丝熔断时，继电器K1触点不会出现循环多次的闭合与断开现象，可以有效保护继电器触点不被烧毁。
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 (4)

1.一种具有继电器保护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，以及继电器保护电路，
DC24V整流滤波电路连接充电管理电路，主备电转换电路连接继电器保护电路，继电器保护电路包括MCU和继电器K1，
当消防设备电源检测到交流电网的电压断开时，需要将消防设备电源的主电源切换到备用电源，在MCU 的控制下，继电器K1吸合，将备用电源接通到主备电转换电路输出，其特征在于，在所述继电器K1的线圈供电端串联有二极管D2，及继电器K1线圈两端并联有电解电容C1，
在所述继电器K1的线圈输入端与所述二极管D2的负极连接，所述二极管D2的负极与所述电解电容C1的正极连接，所述电解电容C1的负极与所述继电器K1的线圈输出端连接，
所述MCU的IO控制输出端通过开关半导体管控制所述继电器K1的开合，
所述的开关半导体管是三极管Q1，三极管Q1的基极通过电阻R1连接MCU的IO控制输出端，三极管Q1的集电极连接所述电解电容C1的负极，也同时连接到所述继电器K1的线圈输出端，
二极管D1并联到继电器K1的线圈两端，二极管D1的负极与所述电解电容C1的正极连接，二极管D1的正极与所述电解电容C1的负极连接。
2.如权利要求1所述的具有继电器保护电路的消防设备电源，其特征在于，所述备用电源通过保险丝F1串联接入所述继电器K1的触点输入端。
3.如权利要求2所述的具有继电器保护电路的消防设备电源，其特征在于，所述备用电源是24V电池组。
4.如权利要求1所述的具有继电器保护电路的消防设备电源，其特征在于，所述消防设备电源包括输出信号电路，该输出信号电路的输出信号包括公共端、主电工作、备电工作和输出故障。
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