CN108733113A - 应用在电源分配器的电源输出控制模块 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种应用在电源分配器的电源输出控制模块，该电源输出控制模块设在一电源分配器内，该电源分配器连接一交流电源及一个以上的用电设备，该电源输出控制模块控制该交流电源输出到该用电设备；该电源输出控制模块持续检测该交流电源是否正常输入，当该交流电源异常断电时，控制一自锁继电器切换成断路，使该交流电源与该用电设备之间形成断路，避免该交流电源在恢复正常输入的瞬间所产生的涌浪电流或突波电流灌输到该用电设备而造成损坏，藉此达到兼具提升使用安全性及用电设备可靠性的目的。

Description

应用在电源分配器的电源输出控制模块

技术领域

本发明涉及一种电源分配器，特别涉及一种应用在电源分配器的电源输出控制模块。

背景技术

现有技术中有一种电源分配器用以连接一交流电源以及一个以上的用电设备，该交流电源提供用电设备所需的电力，该电源分配器将接收到的电力分配给所连接的用电设备，让用电设备运作。为了能控制交流电源供给用电设备，该电源分配器内设有一个以上的继电器(Relay)，该继电器连接在该交流电源及该用电设备之间，以随着该继电器的导通/断开状态决定传输或中断提供给该用电设备的电力。

早期的电源分配器内的继电器，需要电力来维持继电器内的线圈激磁，以让继电器内的开关因磁力吸引而导通，因此较为耗电，而且，当交流电源断电时，且该电源分配器内的电源也用罄时，该继电器因为没有电力提供而无法使继电器内的开关维持导通，使得开关断开，交流电源与用电设备之间形成断路。由于早期继电器在使用上非常耗电，因此，又发展出另一种自锁继电器(Latch Relay)，该自锁继电器即便交流电源停止供电且电源分配器内的电源也用罄时，该自锁继电器依然会维持在导通状态，而不会因为缺乏电力而导致自锁继电器内的开关断开，因此，在使用上非常节省电力。

然而，该自锁继电器在断电状态下仍维持导通状态的特性，会使得该自锁继电器在交流电源恢复供电的瞬间，产生巨大的涌浪电流或者突波电流，而这些涌浪电流或者突波电流经由导通状态的自锁继电器直接灌输到用电设备，导致用电设备发生故障或受损，严重的情况甚至会酿成危害，因此，现有技术的电源分配器存在有待改善的空间。

发明内容

鉴于现有技术所存在的问题，本发明提供一种应用在电源分配器的电源输出控制模块，通过该电源输出控制模块持续检测交流电源是否正常输入，并且当该交流电源异常断电时，控制自锁继电器断开，而避免交流电源恢复供电瞬间所产生的涌浪电流或突波电流灌输到该用电设备而造成损坏，藉此达到兼具提升使用安全性及用电设备可靠性的目的。

为了达成上述目的所采取的技术手段，是令前述应用在电源分配器的电源输出控制模块，其包括：

一个以上的自锁继电器，用以连接一交流电源以及一用电设备；

一个以上的继电器驱动电路，连接该自锁继电器以及一直流电源路径上，该继电器驱动电路用以驱动该自锁继电器导通或断路；

一交流电源检测电路，连接该交流电源，检测该交流电源是否有供应电力并产生对应的一电压信号；

一处理器，连接该继电器驱动电路、该电源检测电路及该直流电源路径，该处理器根据该电压信号控制该继电器驱动电路驱动该自锁继电器动作；

一储能装置，连接该直流电源路径、该继电器驱动电路及该处理器，该储能装置用以储存电源，以及将所储存的电源提供给该继电器驱动电路及该处理器。

通过上述构造可知，通过该交流电源检测电路持续检测交流电源供应电力的状况，以产生对应的电压信号并传送到该处理器，该处理器根据该电压信号控制该继电器驱动电路驱动该自锁继电器断路断开，避免交流电源恢复时产生的涌浪电流或突波电流灌输到该用电设备而造成损坏，藉此达到兼具提升使用安全性及用电设备可靠性的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一较佳实施例的电源输出控制模块的架构图。

图2是本发明第一较佳实施例的交流电源检测电路的架构图。

图3是本发明第一较佳实施例的继电器驱动电路的架构图。

图4是本发明第一较佳实施例的继电器驱动电路的导通状态的电流流向的示意图。

图5是本发明第一较佳实施例的继电器驱动电路的断路状态的电流流向的示意图。

图6是本发明第一较佳实施例的处理器判断自锁继电器导通或断路的流程图。

图7是本发明第二较佳实施例的电源输出控制模块的架构图。

附图标号：

10电源输出控制模块 11处理器

12交流电源检测电路 13继电器驱动电路

131导通单元 132断路单元

14自锁继电器 15储能装置

20用电设备 31电源转换电路

100交流电源

OPA放大器 R1第一电阻

R2第二电阻 R3第三电阻

R4第四电阻 R5第五电阻

R6第六电阻 R7第七电阻

R8第八电阻 Q1第一晶体管

Q2第二晶体管 D1第一二极管

D2第二二极管

具体实施方式

以下配合附图及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。

关于本发明应用在电源分配器的电源输出控制模块的第一较佳实施例，请参阅图1所示，主要是在一电源分配器(图中未示)内装设本发明电源输出控制模块10，该电源输出控制模块10连接在该电源分配器的一电源路径上，该电源分配器连接一交流电源100及一个以上外部的用电设备20，使该电源输出控制模块10连接在该交流电源100及该用电设备20之间；其中，在一可行的实施例中，该交流电源100为市电。

在本较佳实施例中，该电源输出控制模块10通过该电源路径连接该交流电源100，在该交流电源100及该电源输出控制模块10之间连接一电源转换电路31，该电源转换电路31将该交流电源100所提供的交流电转换成一直流电提供给该电源输出控制模块10。

该电源输出控制模块10包括一处理器11、一交流电源检测电路12、一个以上的继电器驱动电路13、一个以上的自锁继电器14及一储能装置15。该处理器11连接该交流电源检测电路12、该继电器驱动电路13及该电源转换电路31，该继电器驱动电路13连接该自锁继电器14以及该电源转换电路31。该处理器11及该继电器驱动电路13接收该电源转换电路31输出的直流电。该储能装置15连接该处理器11、继电器驱动电路13及该电源转换电路31，当该交流电源100供电时，该储能装置15储存电能，当该交流电源100断电时，该储能装置15提供电力给该处理器11、该继电器驱动电路13及通过该继电器驱动电路13提供电力该自锁继电器14。

为了说明该交流电源检测电路12的具体结构以及动作关系，请参阅图1、图2所示，该交流电源检测电路12包括一放大器OPA、一第一电阻R1、一第二电阻R2、一第三电组R3及一第四电阻R4。

该放大器OPA具有一输出端、一第一输入端及一第二输入端，该放大器OPA的输出端连接该处理器11，该放大器OPA的第一输入端连接该第一电阻R1的一端及该第二电阻R2的一端，该第一电阻R1的另一端连接该交流电源100的正端(Line端)，该第二电阻R2的另一端接地，该放大器OPA的第二输入端分别连接该第三电阻R3的一端及该第四电阻R4的一端，该第三电阻R3的另一端连接该交流电源100的中性端(Neutral端)，该第四电阻R4的另一端连接该放大器OPA的输出端，该放大器OPA的第一输入端及第二输入端接收该交流电源100的电力，并从该放大器OPA的输出端输出一电压信号Vo至该处理器11，该处理器11根据该电压信号Vo判断该交流电源100是否供电/断电。

具体而言，判断该交流电源100是否提供电力的方式，是根据该放大器OPA输出的该电压信号Vo进行计算以产生一计算值Vrms，并且将该计算值Vrms与一门槛值Vth进行比较，当该计算值Vrms大于该门槛值Vth，则代表该处理器11根据接收到的电压信号Vo所得到的计算值Vrms为代表该交流电源100供电的一第一电压准位；当该计算值Vrms小于该门槛值Vth，则代表该处理器11根据接收到的电压信号Vo所得到的计算值Vrms为代表该交流电源100断电的一第二电压准位；其中，上述比较方式仅是举例并非加以限制。

为说明该继电器驱动电路13和该自锁继电器14的电路结构，请参阅图1、图3所示，该继电器驱动电路13包括用来驱动该自锁继电器14导通/断开的一导通单元131及一断路单元132。

该导通单元131、该自锁继电器14及该储能装置15和该电源转换电路31构成一用来控制该自锁继电器14转为导通的一导通回路。

该断路单元132、该自锁继电器14及该储能装置15和该电源转换电路31构成一用来控制该自锁继电器14转为断路的一断路回路。

该导通单元131的一端连接该自锁继电器14，另一端连接该处理器11，该导通单元131包括一第五电组R5、一第六电组R6、一第一晶体管Q1及一第一二极管D1。

该断路单元132的一端连接该自锁继电器14，另一端连接该处理器11，该断路单元132包括一第七电组R7、一第八电组R8、一第二晶体管Q2及一第二二极管D2。该第一晶体管Q1及该第二晶体管Q2分别具有一第一端(G端)、一第二端(D端)及一第三端(S端)，本较佳实施例中，该第一晶体管Q1及该第二晶体管Q2分别为一金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)。

该自锁继电器14包括一切换端1、一输出端2和一激磁线圈，该激磁线圈包括一电源端3、一第一回路端4及一第二回路端5，该切换端1可对应切换连接该输出端2。

在该导通回路中，该第一二极管D1的负端连接该电源端3、该储能装置15及该电源转换电路31，该第一二极管D1的正端连接该第一回路端4、该第一晶体管Q1的第二端(D端)，该第一晶体管Q1的第一端(G端)连接该第五电组R5的一端、该第六电组R6的一端，该第五电阻R5的另一端连接该处理器11，该第六电阻R6的另一端连接该第一晶体管Q1的第三端(S端)以及一第一参考准位V1。

在该断路回路中，该第二二极管D2的负端连接该电源端3、该储能装置15及该电源转换电路31，该第二二极管D2的正端连接该第二回路端5、该第二晶体管Q2的第二端(D端)，该第二晶体管Q2的第一端(G端)连接该第七电组R7的一端、该第八电组R8的一端，该第七电阻R7的另一端连接该处理器11，该第八电阻R8的另一端连接该第二晶体管Q2的第三端(S端)以及一第二参考准位V2；其中，该第一参考准位V1与该第二参考准位V2为相同参考准位。

该自锁继电器14的切换端1连接该交流电源100，该自锁继电器14的输出端2连接该用电设备。

为说明该自锁继电器14切换成导通状态的方式，请参阅图1、图4所示以说明该继电器驱动电路13的电流关系，该处理器11传送一导通用的控制信号至该继电器驱动电路13的导通单元131，令该第一晶体管Q1导通，该电源转换电路31或该储能装置15提供的电力流经该自锁继电器14的电源端3及该第一回路端4，再流经该第一晶体管Q1的第二端(D端)及第三端(S端)，使该激磁线圈激磁吸引该切换端1切换连接该输出端2使该自锁继电器14切换成为导通状态，该交流电源100所提供的电力经过该自锁继电器14传输到该用电设备20。

为说明该自锁继电器14切换成断开状态的方式，请参阅图1、图5所示，该处理器11传送一断开用的控制信号至该继电器驱动电路13的断路单元132，令该第二晶体管Q2导通，该电源转换电路31或该储能装置15所提供的电力流经该自锁继电器14的电源端3及该第二回路端5，再流经该第一晶体管Q1的第二端(D端)及第三端(S端)，使该激磁线圈消磁让该切换端1切换断开与该输出端2的连接，使该交流电源100所提供的电力无法传输到该用电设备20。

在本较佳实施例中，进一步根据上述内容整理该电源输出控制模块10判断是否断开该自锁继电器14的步骤如图6所示，其包含以下步骤：

通过该交流电源检测电路12检测该交流电源100，以取得该电压信号Vo(S11)；

该处理器11根据该电压信号Vo判断该交流电源100是否正常供电(S12)；若否，则判断该交流电源100异常(断电)的时间是否大于一预设时间(S13)；

在本较佳实施例中，若该处理器11判断该交流电源100是正常供电，则回到「通过该交流电源检测电路12检测该交流电源100，以取得该电压信号Vo(S11)」步骤；

若该处理器11判断该交流电源100异常的时间是大于该预设时间，则该处理器11发送该断开用的控制信号控制该继电器驱动电路13驱动该自锁继电器断路，使该交流电源100的电力无法提供给该用电设备20(S14)；

若否，则回到“通过该交流电源检测电路12检测该交流电源100，以取得该电压信号Vo(S11)”步骤；

具体而言，该处理器11判断该交流电源100异常的时间是否大于该预设时间是指，该处理器11计时该预设时间的同时，持续接收该交流电源检测电路12传送的电压信号Vo，若该交流电源100恢复供电，则该电压信号Vo为该第一电压准位，该处理器11停止计时，并且重新回到“通过该交流电源检测电路12检测该交流电源100，以取得该电压信号Vo(S11)”步骤；反之，当计时到达该预设时间，而接收到的电压信号Vo依然是该第二电压准位，该处理器11驱动该自锁继电器14断开连接。

在本较佳实施例中，该预设时间为10毫秒(milliseconds,ms)～100毫秒。

通过上述内容可知，通过该交流电源检测电路12持续检测该交流电源100并输出该电压信号Vo给该处理器11，当该交流电源100断电时，该处理器11发送该断开用的控制信号控制该继电器驱动电路13驱动该自锁继电器14断路，避免交流电源100恢复供电瞬间产生的涌浪电流或突波电流灌输到该用电设备20而造成损坏，藉此达到兼具提升使用安全性及用电设备可靠性的目的。

关于本发明应用在电源分配器的电源输出控制模块的第二较佳实施例，请参阅图7所示，第二较佳实施例与第一较佳实施例大致上相同，惟第二较佳实施例的电源输出控制模块10包括有多个继电器驱动电路13以及对应连接的多个自锁继电器14，以供连接多个用电设备20，藉此让该电源分配器能连接更多的用电设备20，并且通过设有多个继电器驱动电路13及多个自锁继电器14，以对应保护更多的用电设备20，提升使用方便性，并且兼具提升使用安全性及用电设备可靠性的目的。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (12)

1.一种应用在电源分配器的电源输出控制模块，其特征在于，该电源输出控制模块包括：

一个以上的自锁继电器，用以连接一交流电源以及一用电设备；

一个以上的继电器驱动电路，连接该自锁继电器以及一直流电源路径，该继电器驱动电路用以驱动该自锁继电器导通或断路；

一交流电源检测电路，连接该交流电源，检测该交流电源是否有供应电力并产生对应的一电压信号；

一处理器，连接该继电器驱动电路、该电源检测电路及该直流电源路径，该处理器根据该电压信号控制该继电器驱动电路驱动该自锁继电器动作；

一储能装置，其连接该直流电源路径、该继电器驱动电路及该处理器，该储能装置用以储存电源，以及将所储存的电源提供给该继电器驱动电路及该处理器。

2.根据权利要求1所述的应用在电源分配器的电源输出控制模块，其特征在于，当该处理器通过该交流电源检测电路检测到该交流电源异常，则发送一断开用的控制信号至该继电器驱动电路驱动该自锁继电器断路。

3.根据权利要求2所述的应用在电源分配器的电源输出控制模块，其特征在于，当该交流电源异常时该处理器会开始计时，当计时的时间超过一预设时间，该处理器发送该断开用的控制信号至该继电器驱动电路驱动该自锁继电器断路；

若该交流电源在该预设时间内恢复正常，则该处理器停止计时。

4.根据权利要求3所述的应用在电源分配器的电源输出控制模块，其特征在于，该预设时间为10毫秒～100毫秒。

5.根据权利要求3所述的应用在电源分配器的电源输出控制模块，其特征在于，当该处理器判断该电压信号为一第一电压准位则为该交流电源正常供电；当该处理器判断该电压信号为一第二电压准位则为该交流电源异常。

6.根据权利要求1所述的应用在电源分配器的电源输出控制模块，其特征在于，该交流电源检测电路包括：

一放大器，其具有一输出端、一第一输入端及一第二输入端，该放大器的输出端连接该处理器；

一第一电阻，其一端连接该放大器的第一输入端，该第一电阻的另一端连接该交流电源；

一第二电阻，其一端连接在该第一电阻及该放大器的第一输入端之间，该第二电阻的另一端接地；

一第三电阻，其一端连接该放大器的第二输入端，该第三电阻的另一端连接该交流电源；

一第四电阻，其一端连接在该第三电阻及该放大器的第二输入端之间，该第四电阻的另一端连接该放大器的输出端。

7.根据权利要求1所述的应用在电源分配器的电源输出控制模块，其特征在于，该自锁继电器包括一切换端、一输出端、一电源端、一第一回路端及一第二回路端，该切换端对应切换连接该输出端，该切换端连接该交流电源，该输出端连接该用电设备，该电源端、该第一回路端及该第二回路端连接该继电器驱动电路，该电源端经由继电器驱动电路连接该电源转换电路及该储能装置。

8.根据权利要求7所述的应用在电源分配器的电源输出控制模块，其特征在于，该继电器驱动电路包括：

一导通单元，其连接该处理器、该电源端、该第一回路端、该电源转换电路及该储能装置；

一断路单元，其连接该处理器、该电源端、该第二回路端、该电源转换电路及该储能装置。

9.根据权利要求8所述的应用在电源分配器的电源输出控制模块，其特征在于，该导通单元包括：

一第一二极管，其负端连接该自锁继电器的电源端、该电源转换电路及该储能装置，其正端连接该自锁继电器的第一回路端；

一第一晶体管，其具有一第一端、一第二端及一第三端，该第一晶体管的第二端连接该第一二极管的正端及该第一回路端，该第一晶体管的第三端连接一第一参考准位；

一第五电阻，其一端连接该第一晶体管的第一端，该第五电阻的另一端连接该处理器；

一第六电阻，其一端连接该第一晶体管的第一端及该第五电阻，该第六电阻的另一端连接该第一晶体管的第三端及该第一参考准位；

其中，当该处理器接收到代表该交流电源供电的电压信号，该处理器发送一控制信号令该第一晶体管导通，使电源经由该自锁继电器的电源端流过该第一回路端，再流过该第一晶体管的第二端及第三端，以导通该自锁继电器，令该切换端切换与该输出端连接导通。

10.根据权利要求9所述的应用在电源分配器的电源输出控制模块，其特征在于，该断路单元包括：

一第二二极管，其负端分别连接该自锁继电器的电源端、该电源转换电路及该储能装置，其正端连接该自锁继电器的第二回路端；

一第二晶体管，其具有一第一端、一第二端及一第三端，该第二晶体管的第二端连接该第二二极管的正端及该第二回路端，该第二晶体管的第三端连接一第二参考准位；

一第七电阻，其一端连接该第二晶体管的第一端，该第七电阻的另一端连接该处理器；

一第八电阻，其一端连接该第二晶体管的第一端及该第七电阻，该第八电阻的另一端连接该第二晶体管的第三端及该第二参考准位；

其中，该处理器接收到代表该交流电源断电的电压信号时，该处理器发送一控制信号令该第二晶体管导通，使电源经由该自锁继电器的电源端流过该第二回路端，再流过该第二晶体管的第二端及第三端，以导通该自锁继电器，令该切换端切換与该输出端断开连接。

11.根据权利要求1所述的应用在电源分配器的电源输出控制模块，其特征在于，该电源输出控制模块进一步包括：

多个继电器驱动电路，分别连接该处理器、该电源转换电路及该储能装置；

多个自锁继电器，分别连接该交流电源以及对应的继电器驱动电路，各个自锁继电器分别供连接一用电设备。

12.根据权利要求1所述的应用在电源分配器的电源输出控制模块，其特征在于，当该交流电源断电时，该储能装置所储存的电能足够提供该处理器、该继电器驱动电路及该自锁继电器使用，使该处理器控制该继电器驱动电路驱动该自锁继电器断路。