CN111463889A - 一种带自锁功能的双直流供电切换系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供的一种带自锁功能的双直流供电切换系统,智能控制接口电路的输出端通过控制器电连接双电源切换电路的输入端,实现对双电源切换电路的智能控制;双电源切换电路的输出端电连接开关电源的输入端和线性电源的输入端,实现开关电源与线性电源的切换;输出检测电路的输入端电连接开关电源的输出端和线性电源的输出端,所述输出检测电路的输出端电连接控制器输入端和负载的输入端,用于对输出电压信号的采集;通过本系统实现对开关电源和线性电源的智能切换,避免应受外力或机械冲击而引起的误动作,同时避免连续切换导致对电源与负载的损坏,映入逻辑器件,避免正常工作时,开关电源与线性电源的同时开启。
Description
技术领域
本申请涉及电力设备领域,尤其涉及一种带自锁功能的双直流供电切换系统。
背景技术
线性电源利用半导体器件本身的特性调整电压,一般是降压输出,由于是以器件本身消耗能量的方式得到输出,故效率较低,一般的线性电源的转化率在60%以下,相比于开关电源,体积较大,纹波小;开关电源利用电感电容充放电的特性配合场管或者三极管开关,异步传输电压电流,实现电能传输,电路结构不同可以实现升压或降压,转换效率高,可达90%以上,但是有一定的电路损耗,无法实现100%转换效率。
现有的设备中同时用到这两种电源不多,但对于部分设备需要同时使用线性电源和开关电源两者进行测试,需要对二者进行切换使用。
在进行动态计量检测系统试验时,需要对系统的准确性进行保证,同时,直流电能静态试验室时对准确性要求不高,但对功率要求很高,因此需要采用开关电源,人为的电源转换导致机械故障以及传统的开关器件效率不高。
发明内容
本申请提供了一种带自锁功能的双直流供电切换系统,以解决现有技术中人为电源切换产生机械故障和传统开关器件效率不高的技术问题。
为了达到上述目的,本申请实施例采用以下技术方案:
一种带自锁功能的双直流供电切换系统,包括智能控制接口电路、控制器、双电源切换电路、开关电源、线性电源、输出检测电路、负载;
所述智能控制接口电路的输出端通过所述控制器电连接所述双电源切换电路的输入端,所述智能控制接口电路通过所述控制器实现对所述双电源切换电路的智能控制;
所述双电源切换电路的输出端电连接所述开关电源的输入端和所述线性电源的输入端,所述双电源切换电路能实现所述开关电源与所述线性电源的切换;
所述输出检测电路的输入端电连接所述开关电源的输出端和所述线性电源的输出端,所述输出检测电路的输出端电连接所述控制器输入端和所述负载的输入端,用于对输出电压信号的采集。
可选的,所述控制器是MCU。
可选的,所述双电源切换电路包括稳态电路。
可选的,所述稳态电路由一个比较器、一个与非门、两个非门逻辑器件组成,用于对系统实现自锁功能。
可选的,所述双电源切换电路还包括开关管、光电耦合器,所述双电源切换电路通过所述开关管控制所述光电耦合器。
可选的,所述的开关电源是最小应力无源软开关PWM变换器。
可选的,所述开关电源的工作方式为正激式变换和升压式变换。
可选的,所述开关电源由两个谐振电容、两个谐振电感和五个二极管组成。
可选的,所述输出检测电路通过光电耦合器进行输出信号的采集,用于输出的检测和电路运行状态的评估。
可选的,所述光电耦合器以光为媒介传输电信号的电光转换器件,由发光源和受光器组成。
本申请实施例提供的一种带自锁功能的双直流供电切换系统,包括智能控制接口电路、控制器、双电源切换电路、开关电源、线性电源、输出检测电路、负载;所述智能控制接口电路的输出端通过所述控制器电连接所述双电源切换电路的输入端,所述智能控制接口电路通过所述控制器实现对所述双电源切换电路的智能控制;所述双电源切换电路的输出端电连接所述开关电源的输入端和所述线性电源的输入端,所述双电源切换电路能实现所述开关电源与所述线性电源的切换;所述输出检测电路的输入端电连接所述开关电源的输出端和所述线性电源的输出端,所述输出检测电路的输出端电连接所述控制器输入端和所述负载的输入端,用于对输出电压信号的采集;通过本系统实现对开关电源和线性电源的智能切换,避免应受外力或机械冲击而引起的误动作,同时避免连续切换导致对电源与负载的损坏,映入逻辑器件,避免正常工作时,开关电源与线性电源的同时开启。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例一种带自锁功能的双直流供电切换系统的结构图;
图2为本申请实施例另一种带自锁功能的双直流供电切换系统的结构图;
图3为本申请实施例一种带自锁功能的双直流供电切换系统中双电源切换电路图;
图4为本申请实施例一种带自锁功能的双直流供电切换系统中开关电源电路图;
其中:1-智能控制接口电路;2-控制器;3-双电源切换电路;4-开关电源;5-线性电源;6-输出检测电路;7-负载;21-MCU。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本申请做进一步详细描述:
实施例一
本申请实施例提供一种带自锁功能的双直流供电切换系统,用于电力设备领域,参照图1所示,一种带自锁功能的双直流供电切换系统,包括智能控制接口电路1、控制器2、双电源切换电路3、开关电源4、线性电源5、输出检测电路6、负载7。
智能控制接口电路1的输出端通过控制器2电连接双电源切换电路3的输入端,智能控制接口电路1通过控制器2实现对双电源切换电路3的智能控制。
双电源切换电路3的输出端电连接开关电源4的输入端和线性电源5的输入端,双电源切换电路3能实现开关电源4与线性电源5的切换。
输出检测电路6的输入端电连接开关电源4的输出端和线性电源5的输出端,输出检测电路6的输出端电连接控制器2输入端和负载7的输入端,输出检测电路6用于对输出电压信号的采集,并将采集的信号传送给控制器2实现对电源输出的检测和电路运行状态的评估。
本申请实施例提供的一种带自锁功能的双直流供电切换系统,包括智能控制接口电路、控制器、双电源切换电路、开关电源、线性电源、输出检测电路、负载;所述智能控制接口电路的输出端通过所述控制器电连接所述双电源切换电路的输入端,所述智能控制接口电路通过所述控制器实现对所述双电源切换电路的智能控制;所述双电源切换电路的输出端电连接所述开关电源的输入端和所述线性电源的输入端,所述双电源切换电路能实现所述开关电源与所述线性电源的切换;所述输出检测电路的输入端电连接所述开关电源的输出端和所述线性电源的输出端,所述输出检测电路的输出端电连接所述控制器输入端和所述负载的输入端,用于对输出电压信号的采集;通过本系统实现对开关电源和线性电源的智能切换,避免应受外力或机械冲击而引起的误动作,避免了正常工作下,开关电源和线性电源的同时开启,也避免了开关电源与线性电源之间不停切换,确保了负载稳定工作。
实施例二
本申请实施例提供一种带自锁功能的双直流供电切换系统,用于电力设备领域,参照图2所示,一种带自锁功能的双直流供电切换系统,包括智能控制接口电路1、MCU21、双电源切换电路3、开关电源4、线性电源5、输出检测电路6、负载7。
智能控制接口电路1的输出端通过MCU21电连接双电源切换电路3的输入端,智能控制接口电路1通过MCU实现对双电源切换电路3的智能控制。
双电源切换电路3的输出端电连接开关电源4的输入端和线性电源5的输入端,双电源切换电路3能实现开关电源4与线性电源5的切换;双电源切换电路3包括稳态电路、开关管、光电耦合器;通过MCU中算法实现对双电源切换电路4中的开光管的控制,通过开关管控制光电耦合器,进而使得开关电源回路与线性电源回路之间实现切换,实现对开关电源和线性电源的智能控制。
其中,光电耦合器以光为媒介传输电信号的电光转换器件,实现电-光-电的转换,由发光源和受光器组成。
稳态电路由一个比较器、一个与非门、两个非门逻辑器件组成,用于对系统实现自锁功能,避免了在开关电源与线性电源之间不停切换时,负载连接的电源电压和电流瞬间上升或下降而损坏电源或负载,确保负载稳定工作,同时,防止电源切换时产生电压跳变损坏系统。
参照图3所示,本申请一种带自锁功能的双直流供电切换系统中双电源切换电路图,双电源切换电路3包括稳态电路,开关管Q1、Q2、Q3,光电耦合器,稳态电路由一个比较器U1、一个与非门U2、两个非门U3、U4逻辑器件组成。
当双电源切换电路的输入端有控制信号输入时,U1反相端的电压为:
其中,Vcc为电池电压。
设定双电源切换电路3的输入控制信号的电压为Vef,当Vef<V,U1输出低电平,U2输出高电平,Q3和Q2导通,Q1截止,开关电源4给负载7供电。当Vef>V时,U1输出高电平,U2输出低电平,Q1导通,Q2和Q3截止,线性电源5给负载7供电。
当双电源切换电路的输入端的控制信号的电压不稳定时,出现当负载的供电由开关电源切到线性电源后,再突然切换到开关电源时,U1输出将由高电平变为低电平。但因U2的输出通过两个非门U3、U4反馈到U2的另一输入端,将使U2的输出维持低电平,保证负载稳定由线性电源供电而不会再切换到开关电源供电。
稳态电路中的逻辑器件避免了正常工作下,开关电源和线性电源的同时开启,也避免了开关电源与线性电源之间不停切换,确保了负载稳定工作。
输出检测电路6的输入端电连接开关电源4的输出端和线性电源5的输出端,输出检测电路6的输出端电连接MCU21输入端和负载7的输入端,输出检测电路6用于对输出电压信号的采集,并将采集的信号传送给MCU21实现对电源输出的检测和电路运行状态的评估。
线性电源是先将交流电经过变压器降低电压幅值,再经过整流电路整流后,得到脉冲直流电,后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压,要达到高精度的直流电压,必须经过稳压电路进行稳压。
线性电源将输出电压取样然后与参考电压输入比较电压放大器,电压放大器的输出作为电压调整管的输入,用以控制电压调整管,使其电压随输入的改变而改变,从而调整其输出电压。
开关电源与线性电源不同的是,让功率晶体管工作在导通和关断的状态,在这两种状态中,加在功率晶体管上的伏安乘积小,在导通时,电压低,电流大;关断时,电压高,电流小;功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。
开关电源有两种主要的工作方式:正激式变换和升压式变换,这两种工作方式的各部件的布置差别很小,但是工作过程相差很大,在特定的应用场合下各有优点;本申请开关电源采用最小应力无源软开关PWM变换器,实现开关管的零电流开通、零电压关断,二极管软开关,大大减小普通快恢复二极管反向恢复造成的主开关管开通过程的损耗,如图3所示,一种带自锁功能的双直流供电切换系统中开关电源电路图。
参照图4所示,开关电源的最小应力buck变换器电路图,Uin为最小应力buck变换器电路输入端,Uo为最小应力buck变换器电路输出端,最小应力无源软开关单元由两个谐振电容Cr、Cs,两个谐振电感Lr、Ls和五个小功率等级二极管Da1、Da2、Da3、Dc1、Dc2组成,五个小功率等级二极管的功率小于主电路二极管D1的功率,形成a、b、c三个端子与功率电路结合。Cr通过Da1与主开关管S并联,实现开关管的零电压关断。Lr与功率电路二极管D1串联,实现D1的软开关和开关管的零电流开通。Cs将谐振能量转移到负载,实现无损能量复位。Ls限制谐振电流峰值,减小主开关的电流应力。Da1、Da2、Da3、Dc1、Dc2为各阶段的谐振过程提供必要通路。其中,Cs>Cr,考虑buck主电路二极管D1的反向恢复特性及主电路二极管D1的寄生电容的影响,饱和电抗器Lc解决二极管反向恢复问题。
输出检测电路6采用光电耦合器的电气隔离进行输出电压信号的采集,用于电源输出的检测和电路运行状态的评估。
本申请实施例提供的一种带自锁功能的双直流供电切换系统,包括智能控制接口电路、MCU、双电源切换电路、开关电源、线性电源、输出检测电路、负载;所述智能控制接口电路的输出端通过所述MCU电连接所述双电源切换电路的输入端,所述智能控制接口电路通过所述MCU实现对所述双电源切换电路的智能控制;所述双电源切换电路的输出端电连接所述开关电源的输入端和所述线性电源的输入端,所述双电源切换电路能实现所述开关电源与所述线性电源的切换;所述输出检测电路的输入端电连接所述开关电源的输出端和所述线性电源的输出端,所述输出检测电路的输出端电连接所述MCU输入端和所述负载的输入端,用于对输出电压信号的采集;通过本系统实现对开关电源和线性电源的智能切换,避免应受外力或机械冲击而引起的误动作,同时避免连续切换导致对电源与负载的损坏,映入逻辑器件,避免正常工作时,开关电源与线性电源的同时开启。
以上内容仅为说明本申请的技术思想,不能以此限定本申请的保护范围,凡是按照本申请提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本申请权利要求书的保护范围之内。
此外,除非权利要求中明确说明,本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用,并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例,但应当理解的是,该类细节仅起到说明的目的,附加的权利要求并不仅限于披露的实施例,相反,权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如,虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现,但是也可以只通过软件的解决方案得以实现,如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理,应当注意的是,为了简化本申请披露的表述,从而帮助对一个或多个发明实施例的理解,前文对本申请实施例的描述中,有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是,这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上,实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料,如文章、书籍、说明书、出版物、文档等,特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外,对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是,如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方,以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。
Claims (10)
1.一种带自锁功能的双直流供电切换系统,其特征在于:包括智能控制接口电路、控制器、双电源切换电路、开关电源、线性电源、输出检测电路、负载;
所述智能控制接口电路的输出端通过所述控制器电连接所述双电源切换电路的输入端,所述智能控制接口电路通过所述控制器实现对所述双电源切换电路的智能控制;
所述双电源切换电路的输出端电连接所述开关电源的输入端和所述线性电源的输入端,所述双电源切换电路能实现所述开关电源与所述线性电源的切换;
所述输出检测电路的输入端电连接所述开关电源的输出端和所述线性电源的输出端,所述输出检测电路的输出端电连接所述控制器输入端和所述负载的输入端,用于对输出电压信号的采集。
2.根据权利要求1所述的一种带自锁功能的双直流供电切换系统,其特征在于,所述控制器是MCU。
3.根据权利要求1所述的一种带自锁功能的双直流供电切换系统,其特征在于,所述双电源切换电路包括稳态电路。
4.根据权利要求3所述的一种带自锁功能的双直流供电切换系统,其特征在于,所述稳态电路由一个比较器、一个与非门、两个非门逻辑器件组成,用于对系统实现自锁功能。
5.根据权利要求3所述的一种带自锁功能的双直流供电切换系统,其特征在于,所述双电源切换电路还包括开关管、光电耦合器,所述双电源切换电路通过所述开关管控制所述光电耦合器。
6.根据权利要求1所述的一种带自锁功能的双直流供电切换系统,其特征在于,所述的开关电源是最小应力无源软开关PWM变换器。
7.根据权利要求6所述的一种带自锁功能的双直流供电切换系统,其特征在于,所述开关电源的工作方式为正激式变换和升压式变换。
8.根据权利要求6所述的一种带自锁功能的双直流供电切换系统,其特征在于,所述开关电源由两个谐振电容、两个谐振电感和五个二极管组成。
9.根据权利要求1所述的一种带自锁功能的双直流供电切换系统,其特征在于,所述输出检测电路通过光电耦合器对输出电压信号的采集,用于电源输出的检测和电路运行状态的评估。
10.根据权利要求5或9所述的一种带自锁功能的双直流供电切换系统,其特征在于,所述光电耦合器以光为媒介传输电信号的电光转换器件,由发光源和受光器组成。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200728 |