CN109088553A - 一种用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器,解决的是防雷能力弱、可靠性低的技术问题,通过采用包括电连接在市电火线上的放电管TVS1‑M20KV和零线上的放电管TVS2‑M20KV;放电管TVS1‑M20KV串联有保险丝F101,保险丝F101电连接有压敏电阻TNR2和压敏电阻TNR1,压敏电阻TNR1电连接有电阻R101和电感LF1;放电管TVS2‑M20KV串联有保险丝F102,保险丝F102电连接压敏电阻TNR2另1脚和压敏电阻TNR3两端、放电管TVR1、电阻R102以及电感LF2,所述电阻R101和电阻R102电连接的技术方案,较好的解决了该问题,可用于自动旋转卷盘储存装置中。

Description

一种用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器
技术领域
本发明涉及自动旋转卷盘储存装置领域,具体涉及一种用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器。
背景技术
自动旋转卷盘储存装置有助于降低人力成本,提高作业自动化程度。用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器需要特殊设计。因为自动旋转卷盘储存装置存储装置容易引起雷击。而现有的用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器并未提供有效的防雷击措施。
因此,为了解决现有技术中的防雷击能力弱,从而引起的可靠性差的技术问题。本发明提供一种防雷击能力强的用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的防雷击能力弱、可靠性低的技术问题。提供一种新的用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器,该用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器具有防雷击能力强、可靠性高的特点。
为解决上述技术问题,采用的技术方案如下:
一种用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器,包括开关电源单元,所述的电源适配器还包括电连接在开关电源单元前端的防雷单元,开关电源单元后端电连接有DC-DC变换单元,DC-DC变换单元的输出电压用于自动旋转卷盘储存装置供电;
所述防雷单元包括电连接在市电火线上的放电管TVS1-M20KV和电连接在市电零线上的放电管TVS2-M20KV;
所述放电管TVS1-M20KV与市电火线的交汇点电连接有保险丝F101第1脚,保险丝F101第2脚电连接有压敏电阻TNR2第1脚和压敏电阻TNR1第1脚,压敏电阻TNR1第2脚电连接有电阻R101和电感LF1,压敏电阻TNR2第2脚电连接有放电管TVR1;
所述放电管TVS2-M20KV与市电零线的交汇点电连接有保险丝F102,保险丝F102电连接有电阻R102,压敏电阻TNR3第1脚和电感LF2,电阻R102与电阻R102电连接,压敏电感TNR3第2脚与压敏电阻TNR2的第2脚电连接同时与放电管TVR1第1脚电连接。
本发明的工作原理:一般的电源适配器是使用的开关电源单元和DC-DC变换单元的组合,输出电压合适的供电电压。本发明在开关电源单元和市电的电连接点并联有防雷器。即在火线和零线分别并联有放电管TVS1-M20KV和TVS2-M20KV,放电管TVS1-M20KV和TVS2-M20KV接地。当遭遇的雷击电压高于20KV时,放电管TVS1-M20KV和TVS2-M20KV工作,会在5ns内瞬间导通,把雷电高压大电流导入大地,避免后级器件损坏。装置中有低于20KV以下的浪涌电流经电源插口进入时,压敏电阻TNR2(浪涌保护器),压敏电阻TNR3(浪涌保护器)以及放电管TVR1会在10ns纳秒内瞬间导通,把浪涌电流导入大地,避免浪涌电压对于后级器件的损坏。
上述方案中,为优化,进一步地,所述开关电源单元包括交流抗干扰电路,与交流抗干扰电路电连接的整流滤波电路,与整流滤波电路电连接的启动电路,启动电路电连接有PWM控制电路用于控制启动电路。
进一步地,所述PWM控制电路包括主控电路OB2273。
进一步地,所述DC-DC变换单元包括集成电路AX3007ESA,DC-DC变换单元的输出电压为12V。
进一步地,所述DC-DC变换单元还电连接备用电源单元,备用电源单元包括锂电充电管理单元以及与锂电充电管理单元电连接的锂电池。
进一步地,所述锂电充电管理单元包集成电路DW01H12EN,集成电路DW01H12EN的OD端电连接有NMOS管Q2的G极,NMOS管Q2的D极电连接到集成电路DW01H12EN的GND端,集成电路DW01H12EN的CS端通过一个电阻电连接到集成电路DW01H12EN的GND端,集成电路DW01H12EN的OC端电连接有NMOS管Q1的G极,NMOS管Q1的D极与NMOS管Q2的S极电连接,集成电路DW01H12EN的TH+端和TH-端分别电连接到锂电池的正负极,集成电路DW01H12EN的EN使能端根据输入的信号控制锂电池充电状态。
进一步地,所述集成电路DW01H12EN的TH+端与集成电路DW01H12EN的TH-端之间电连接有热敏电阻。
进一步地,所述DC-DC变换单元与备用电源单元之间电连接有用于切换DC-DC变换单元和备用电源单元供电的供电控制单元,所述供电控制单元控制DC-DC变换单元供电时同时控制DC-DC变换单元给备用电源单元供电。
进一步地,所述供电控制单元包括继电器K3,继电器K3第5脚电连接有二极管D6;
二极管D6电连接有继电器K2的第5脚,继电器K2的第2脚电连接有NPN晶体管Q7的C极;
NPN晶体管Q7的B极通过电阻R25电连接到继电器K2第1脚、电连接到DC-DC变换单元的反馈端,并通过电阻R25电连接到NPN晶体管Q8的B极,继电器K2的第1脚也电连接到DC-DC变换单元的反馈端;
NPN晶体管Q8的C极电连接到继电器K3的第1脚,继电器K3第2脚电连接到继电器K1的第3脚,继电器K1的第1脚和第4脚电连接到DC-DC变换单元的反馈端,第2脚电连接到NPN晶体管Q6的C极,NPN晶体管Q6的B极通过电阻R25电连接到到DC-DC变换单元的反馈端。
进一步地,所述二极管D6和继电器K2的第5脚之间电连接有三端稳压集成电路LM7805;三端稳压集成电路LM7805的Vin端电连接到二极管D6阴极,三端稳压集成电路LM7805的Vout端并联有滤波电容后电连接到继电器K2的第5脚。
本发明在提供防雷击保护和防浪涌保护的基础上,在开关电源单元处使用PWM控制启动电路,PWM控制启动模式,是取自开关变压器绕组反馈电信号去控制开关管的打开和关闭,开关MOS管在打开时接通,在关闭时断开,同时提供了电压代替启动电路,大大降低了电源适配器的功耗,从而提高了供电效率。在PWM控制启动电路中,本发明使用主控电路OB2273,主控电路OB2273能够快起启动,同时能够软启动,减少开关MOS管的应力。
本发明为了实现在市电无输入的情况下保持供电,还在DC-DC变换单元后电连接了备用电源。备用电源的输出电压与DC-DC变换单元的输出电压相同。为了更好的协调市电供电和锂电池供电的关系,本发明设计了锂电充电管理单元和供电控制单元,在市电供电时,供电控制单元控制市电同时对锂电池进行充电。为了进一步保证锂电池的可靠性和安全性,锂电充电管理单元提供了保护电路。同时在供电控制单元的中加入三端稳压集成电路,提高了供电控制单元的稳定性。
本发明的有益效果:本发明实现了对于雷击的防护和浪涌的防护,保护了电源适配器,提高了可靠性和寿命。使用PWM启动控制的开关电源以及备用电源,实现了对于自动旋转卷盘储存装置的不间断供电。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1,实施例1中的防雷单元电连接示意图。
图2,实施例2中的开关电源单元示意图。
图3,实施例2中的DC-DC变换单元示意图。
图4,实施例3中的备用电源单元示意图。
图5,实施例3中的供电控制单元示意图。
图6,实施例3的电源适配器完整电路示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供一种用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器,包括开关电源单元,所述的电源适配器还包括电连接在开关电源单元前端的防雷单元,开关电源单元后端电连接有DC-DC变换单元,DC-DC变换单元的输出电压用于自动旋转卷盘储存装置供电;如图1,所述防雷单元包括电连接在市电火线上的放电管TVS1-M20KV和电连接在市电零线上的放电管TVS2-M20KV;
所述放电管TVS1-M20KV与市电火线的交汇点电连接有保险丝F101第1脚,保险丝F101第2脚电连接有压敏电阻TNR2第1脚和压敏电阻TNR1第1脚,压敏电阻TNR1第2脚电连接有电阻R101和电感LF1,压敏电阻TNR2第2脚电连接有放电管TVR1;
所述放电管TVS2-M20KV与市电零线的交汇点电连接有保险丝F102,保险丝F102电连接有电阻R102,压敏电阻TNR3第1脚和电感LF2,电阻R102与电阻R102电连接,压敏电感TNR3第2脚与压敏电阻TNR2的第2脚电连接同时与放电管TVR1第1脚电连接。
本实施例市电输入为AC85-265V范围内的电压均可。图中L表示火线,N表示零线。保险丝F101的规格为6.3A/250V,压敏电阻TNR1、压敏电阻TNR2、压敏电阻TNR3型号为14D471K。放电管TVR1的型号为DA53-369M。
本实施例的开关电源单元使用现有的开关电源,DC-DC变换单元使用可输出3A/12V的模块。
在本实施例中,外部有高于20KV的雷击电压进入电源适配器时,放电管TVS1-M20KV和TVS2-M20KV会会在5ns内瞬间导通工作,把雷电高压大电流导入大地,避免后级器件损坏。在防护雷击的基础上,本实施例在遭遇低于20KV的浪涌电流时,压敏电阻TNR2(浪涌保护器),压敏电阻TNR3(浪涌保护器)以及放电管TVR1会在10ns纳秒内瞬间导通工作,把浪涌电流导入大地,避免浪涌电压对于后级器件的损坏。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上,对于开关电源单元的细化,选用受控式启动电路的开关电源作为本实施例。开关电源单元包括交流抗干扰电路,与交流抗干扰电路电连接的整流滤波电路,与整流滤波电路电连接的启动电路,启动电路电连接有PWM控制电路用于控制启动电路。
具体地,本实施例的PWM控制电路选用主控电路OB2273。电路图如图2,交流抗干扰电路、整流滤波电路,本实施例不再赘述,详见附图2。本山老师的PWM控制电路如图2,主控电路OB2273的GATE脚电连接有并联的二极管4148和电阻R6后电连接到场效应管FQPF10N70(开关管)的G极。主控电路OB2273的CS端电连接有并联的稳压二极管ZD1/18V、100pF电容、10k电阻和1k电阻,1k电阻另1脚与0.22Ω电阻和场效应管FQPF10N70的S极电连接,场效应管FQPF10N70的S极还通过0.22Ω电阻和电容C2后接地。主控电路OB2273的GND端。主控电路OB2273的FB脚电连接到光敏三极管U2-B。主控电路0B2273的其余外围电路如图2,本实施例不再赘述。
本实施例相比一般的开关电路,使用的PWM控制电路增加了光敏二极管U2-B(可控开关),由取自开关变压器反馈绕组的反馈信号去控制开关的打开和关闭,能够降低功耗,同时降低启动电路的故障率。
具体地,本实施例中的DC-DC变换单元使用集成电路AX3007ESA及其外围电路,DC-DC变换单元的输出电压为12V。AX3007ESA的外围电路电连接方式如图3。
实施例3
本实施例在实施例2的基础上,提高了供电持续性与供电合理性。具体地,本实施例的所述DC-DC变换单元还电连接备用电源单元,备用电源单元包括锂电充电管理单元以及与锂电充电管理单元电连接的锂电池。
具体地,如图4,所述锂电充电管理单元包集成电路DW01H12EN,集成电路DW01H12EN的OD端电连接有NMOS管Q2的G极,NMOS管Q2的D极电连接到集成电路DW01H12EN的GND端,集成电路DW01H12EN的CS端通过一个电阻电连接到集成电路DW01H12EN的GND端,集成电路DW01H12EN的OC端电连接有NMOS管Q1的G极,NMOS管Q1的D极与NMOS管Q2的S极电连接,集成电路DW01H12EN的TH+端和TH-端分别电连接到锂电池的正负极。集成电路DW01H12EN的EN使能端根据输入的方波,决定是否充电;当锂电池出现过充过流状态时,集成电路DW01H12EN的EN使能端接收到可控脉冲信号,控制DW01H12EN彻底停止冲电,二次保护该芯片和锂电池。
为了提高锂电池的寿命,优选地,所述集成电路DW01H12EN的TH+端与集成电路DW01H12EN的TH-端之间电连接有热敏电阻。
为了使得市电供电和备用供电更为合理,优选地,所述DC-DC变换单元与备用电源单元之间电连接有用于切换DC-DC变换单元和备用电源单元供电的供电控制单元,所述供电控制单元控制DC-DC变换单元供电时同时控制DC-DC变换单元给备用电源单元供电。
具体地,如图5,所述供电控制单元包括继电器K3,继电器K3第5脚电连接有二极管D6;
二极管D6电连接有继电器K2的第5脚,继电器K2的第2脚电连接有NPN晶体管Q7的C极;
NPN晶体管Q7的B极通过电阻R25电连接到继电器K2第1脚、电连接到DC-DC变换单元的反馈端,并通过电阻R25电连接到NPN晶体管Q8的B极,继电器K2的第1脚也电连接到DC-DC变换单元的反馈端;
NPN晶体管Q8的C极电连接到继电器K3的第1脚,继电器K3第2脚电连接到继电器K1的第3脚,继电器K1的第1脚和第4脚电连接到DC-DC变换单元的反馈端,第2脚电连接到NPN晶体管Q6的C极,NPN晶体管Q6的B极通过电阻R25电连接到到DC-DC变换单元的反馈端。
为了提高稳定性,具体地,所述二极管D6和继电器K2的第5脚之间电连接有三端稳压集成电路LM7805;三端稳压集成电路LM7805的Vin端电连接到二极管D6阴极,三端稳压集成电路LM7805的Vout端并联有滤波电容后电连接到继电器K2的第5脚。
如图6为本实施例的完整电路示意图。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述,以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明,但是本发明不仅限于具体实施方式的范围,对本技术领域的普通技术人员而言,只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内,一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (10)

1.一种用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器,包括开关电源单元,其特征在于:所述的电源适配器还包括电连接在开关电源单元前端的防雷单元,开关电源单元后端电连接有DC-DC变换单元,DC-DC变换单元的输出电压用于自动旋转卷盘储存装置供电;
所述防雷单元包括电连接在市电火线上的放电管TVS1-M20KV和电连接在市电零线上的放电管TVS2-M20KV;
所述放电管TVS1-M20KV与市电火线的交汇点电连接有保险丝F101第1脚,保险丝F101第2脚电连接有压敏电阻TNR2第1脚和压敏电阻TNR1第1脚,压敏电阻TNR1第2脚电连接有电阻R101和电感LF1,压敏电阻TNR2第2脚电连接有放电管TVR1;
所述放电管TVS2-M20KV与市电零线的交汇点电连接有保险丝F102,保险丝F102电连接有电阻R102,压敏电阻TNR3第1脚和电感LF2,电阻R102与电阻R102电连接,压敏电感TNR3第2脚与压敏电阻TNR2的第2脚电连接同时与放电管TVR1第1脚电连接。
2.根据权利要求1所述的用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器,其特征在于:所述开关电源单元包括交流抗干扰电路,与交流抗干扰电路电连接的整流滤波电路,与整流滤波电路电连接的启动电路,启动电路电连接有PWM控制电路用于控制启动电路。
3.根据权利要求2所述的用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器,其特征在于:所述PWM控制电路包括主控电路OB2273。
4.根据权利要求2所述的用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器,其特征在于:所述DC-DC变换单元包括集成电路AX3007ESA,DC-DC变换单元的输出电压为12V。
5.根据权利要求4所述的用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器,其特征在于:所述DC-DC变换单元还电连接备用电源单元,备用电源单元包括锂电充电管理单元以及与锂电充电管理单元电连接的锂电池。
6.根据权利要求5所述的用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器,其特征在于:所述锂电充电管理单元包集成电路DW01H12EN,集成电路DW01H12EN的OD端电连接有NMOS管Q2的G极,NMOS管Q2的D极电连接到集成电路DW01H12EN的GND端,集成电路DW01H12EN的CS端通过一个电阻电连接到集成电路DW01H12EN的GND端,集成电路DW01H12EN的OC端电连接有NMOS管Q1的G极,NMOS管Q1的D极与NMOS管Q2的S极电连接,集成电路DW01H12EN的TH+端和TH-端分别电连接到锂电池的正负极,集成电路DW01H12EN的EN使能端根据输入的信号控制锂电池充电状态。
7.根据权利要求6所述的用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器,其特征在于:所述集成电路DW01H12EN的TH+端与集成电路DW01H12EN的TH-端之间电连接有热敏电阻。
8.根据权利要求5所述的用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器,其特征在于:所述DC-DC变换单元与备用电源单元之间电连接有用于切换DC-DC变换单元和备用电源单元供电的供电控制单元,所述供电控制单元控制DC-DC变换单元供电时同时控制DC-DC变换单元给备用电源单元供电。
9.根据权利要求8所述的用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器,其特征在于:所述供电控制单元包括继电器K3,继电器K3第5脚电连接有二极管D6;
二极管D6电连接有继电器K2的第5脚,继电器K2的第2脚电连接有NPN晶体管Q7的C极;
NPN晶体管Q7的B极通过电阻R25电连接到继电器K2第1脚、电连接到DC-DC变换单元的反馈端,并通过电阻R25电连接到NPN晶体管Q8的B极,继电器K2的第1脚也电连接到DC-DC变换单元的反馈端;
NPN晶体管Q8的C极电连接到继电器K3的第1脚,继电器K3第2脚电连接到继电器K1的第3脚,继电器K1的第1脚和第4脚电连接到DC-DC变换单元的反馈端,第2脚电连接到NPN晶体管Q6的C极,NPN晶体管Q6的B极通过电阻R25电连接到到DC-DC变换单元的反馈端。
10.根据权利要求9所述的用于自动旋转卷盘储存装置的电源适配器,其特征在于:所述二极管D6和继电器K2的第5脚之间电连接有三端稳压集成电路LM7805;三端稳压集成电路LM7805的Vin端电连接到二极管D6阴极,三端稳压集成电路LM7805的Vout端并联有滤波电容后电连接到继电器K2的第5脚。
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