CN202231610U

CN202231610U - 自动电压开关

Info

Publication number: CN202231610U
Application number: CN2011203095378U
Authority: CN
Inventors: 杨义根
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-08-23
Filing date: 2011-08-23
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2021-08-23

Abstract

本实用新型公开一种自动电压开关，其包括：用于采样交流电压幅值，输出采样电压值的电压幅值采样电路；用于采样交流电压波形，输出采样波形信号的电压状态采样电路；供电电源；用于根据采样电压值判断交流输入端的交流电压是第一电压还是第二电压，根据采样波形信号判断交流电压是否已经处于稳定状态，根据供电电源是否为连续的脉冲信号来判断是否处于工作状态，在工作状态下当交流电压是第一电压且处于稳定状态时发出倍压整流指令的微处理器。本实用新型具有电路结构简单、实现成本较低、功耗低且安全可靠的优点。

Description

自动电压开关

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域的开关电路，尤其是涉及一种交流供电线路电压自动确定是否进行倍压整流的自动电压开关。

背景技术

意法半导体(ST)公司生产AVS08产品是一种110V/220V交流供电线路电压自动选择器套件，适合于在200W以下的开关电源中应用。这种套件也称作自动电压开关，英文简写为AVS。

如图1所示，是AVS08的一个典型应用电路示意图。AVS08主要由型号是AVSIBCP08的控制器IC1和型号为AVS08CB或AVS08CB1的双向可控硅器VS1两部分组成。

电阻R4、电阻R5、电阻D5和电容C4组成的串联电路，为控制器IC1提供电源电压。控制器IC1的第1脚Vss内部是一个并联稳压器，提供-9V的输出(最大电流Iss是25mA)，由电阻R1和电阻R2组成的电阻分压器，用作测量输入的AC线路电压，使控制器IC1的第8脚上的电压随AC输入电压而变化。AVS08的控制功能通过AC线路电压与门限电压相比较来完成。比较器上的峰值电压检测高门限Vth＝4.25V，并带一个滞回电压VH(典型值是0.4v)。

AVS08与50Hz或60Hz的AC线路频率相容，并且在两个AC线路电压范围内工作。第一电压的变化范围从88V到132V(AC线路额定电压是110V，60Hz)；第二个电压的变化范围从176到276V(AC供电线路额定电压是220V，50Hz)。输入电压在第一电压的范围上时，控制器IC1驱动双向可控硅VS1导通，桥路工作在倍压模式；输入电压在第二电压的范围上时，双向可控硅VS1阻断，输入电路在全桥整流模式工作。不论是输入的是第一电压还是第二电压，输出的DC电压数值是一样的。

现有电路存在如下技术缺陷：

1、控制器IC1是一种专用芯片，价格较高，导致自动电压开关的实现成本较高。

2、控制器IC1上没有待机状态与开机状态的检测端口，也没有配置待机控制电路，整个自动电压开关的自身功耗较大。

实用新型内容

为克服现有技术的问题，本实用新型提出一种自动电压开关，通过自动判定当前交流输入电压是第一电压还是第二电压，并在检测交流输入电压已经处于稳定状态时，发出倍压整流指令控制输出直流电压，安全可靠且实现成本较低。

本实用新型采用如下技术方案实现：一种自动电压开关，包括：用于输入交流电压的交流输入端，交流电压为第一电压或第二电压；用于输出一个直流电压的直流输出端；依次连接在交流输入端与直流输出端之间的整流桥和双向可控硅；用于采样交流电压幅值，输出采样电压值的电压幅值采样电路；用于采样交流电压波形，输出采样波形信号的电压状态采样电路；用于在工作状态下输出连续的脉冲信号、在待机状态下输出不连续的脉冲信号的供电电源；用于根据采样电压值判断交流输入端的交流电压是第一电压还是第二电压，根据采样波形信号判断交流电压是否已经处于稳定状态，根据供电电源是否为连续的脉冲信号来判断是否处于工作状态，并在工作状态下当交流电压是第一电压且处于稳定状态时发出倍压整流指令的微处理器；其中，电压幅值采样电路连接微处理器的电压判定端口，电压状态采样电路连接微处理器的稳定状态判定端口，微处理器的控制输出端口耦接双向可控硅的控制端，供电电源通过供电电路连接微处理器的电源端口、并通过待机采样电路连接微处理器的待机检测端口。

在一个优选实施例中，电压幅值采样电路包括：阳极连接交流输入端的第一二极管，其阴极串联第五电阻连接微处理器的电压判定端口，且微处理器的电压判定端口与地之间并接第七电阻。

在一个优选实施例中，电压幅值采样电路包括：阳极连接交流输入端的第一二极管，其阴极依次串联第五电阻和降压管的阴极，而降压管的阳极连接微处理器的电压判定端口，且降压管的阴极与地之间、降压管的阳极与地之间分别并接第六电阻和第七电阻。

在一个优选实施例中，电压状态采样电路包括：阳极连接交流输入端的第一二极管，其阴极通过第四电阻连接微处理器的稳定状态判定端口，且稳定状态判定端口与地之间并接第十电阻。

在一个优选实施例中，电压状态采样电路包括：阳极连接交流输入端的第一二极管，其阴极通过第四电阻连接第一晶体管的基极，而第一晶体管的发射极接地，集电极连接微处理器的稳定状态判定端口。

在一个优选实施例中，所述自动电压开关还包括：连接在供电电源与微处理器的待机检测端口之间的待机采样电路；其中，待机采样电路包括：原边连接供电电源的变压器，变压器的副边连接第二二极管的阳极，在第二二极管的阴极与微处理器的待机检测端口之间连接高频滤波器。

在一个优选实施例中，高频滤波器包括：串接在第二二极管的阴极与微处理器的电源端口之间的第一电阻；分别并接在微处理器的电源端口与地之间的第一电容和第二电阻。

在一个优选实施例中，供电电路包括：原边连接供电电源的变压器，变压器的副边连接第三二极管的阳极；在第三二极管的阴极与微处理器的电源端口之间连接第三电阻。

在一个优选实施例中，微处理器的控制输出端口串接限流电阻连接双向可控硅的控制端。

在一个优选实施例中，微处理器的控制输出端口通过控制指令输出电路连接双向可控硅的控制端。

在一个优选实施例中，控制指令输出电路包括：微处理器的控制输出端口串接第八电阻连接第二晶体管的基极，第二晶体管的发射极接地、集电极通过第九电阻连接双向可控硅的控制端。

在一个优选实施例中，双向可控硅采用脉冲信号或直流信号触发。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型微处理器通过电压幅值采样电路自动识别交流电压Uin是110V/220V，并由微处理器通过电压状态采样电路检测交流电压Uin是否稳定，只有当输入的交流电压Uin处于稳定状态的情况下，微处理器才发出倍压整流指令控制输出直流电压，因此，可以有效的检测出交流输入端接触不良而避免误判交流电压Uin，具有较高的工作可靠性。

2、本实用新型利用供电电源Ucc的波形特征控制自动电压开关在工作状态与待机状态进行切换，无需增加额外的待机电路，由微处理器进行待机(待机状态)和开机检测(工作状态)，只有处于工作状态时，微处理器才会发出倍压整流指令，因此，实现待机功能的电路结构简单，实现成本较低。

3、本实用新型中微处理器采用单片机来实现，实现简单且具有功耗低的优点。

附图说明

图1是现有自动电压开关的电路示意图；

图2是本实用新型自动电压开关第1实施例的电路示意图；

图3是采样波形信号的波形示意图；

图4是供电电源Ucc的波形示意图；

图5是本实用新型自动电压开关第2实施例的电路示意图。

具体实施方式

如图2所示，在本实用新型的第1实施例中，自动电压开关包括：用于输入交流电压Uin的交流输入端，交流电压Uin为第一电压或第二电压；用于输出一个符合要求的直流电压Uout的直流输出端；依次连接在交流输入端与直流输出端之间的整流桥DB1和双向可控硅VS1；采用单片机实现的微处理器U1，其电压判定端口(第3引脚)通过电压幅值采样电路连接交流输入端，微处理器U1的稳定状态判定端口(第2引脚)通过电压状态采样电路连接交流输入端，微处理器U1的电源端口(第4引脚)通过供电电路连接供电电源Ucc，微处理器U1的待机检测端口(第1引脚)通过待机采样电路连接供电电源Ucc，微处理器U1的控制输出端口(第5引脚)通过控制指令输出电路连接双向可控硅VS1的控制端。

当交流电压Uin为第一电压时，微处理器U1发出倍压整流指令驱动双向可控硅VS1导通，整流桥DB1工作在倍压模式；当交流电压Uin为第二电压时，双向可控硅VS1阻断，整流桥DB1工作在全桥整流模式。

第一电压的变化范围从88V到132V；第二个电压的变化范围从176到276V。下面以第一电压为AC 110V、第二电压为AC 220V为例进一步说明。

其中，电压幅值采样电路包括：阳极连接交流输入端的第一二极管D1，其阴极串联第五电阻R5连接微处理器U1的电压判定端口，且微处理器U1的电压判定端口与地之间并接第七电阻R7。

交流电压Uin经过第一二极管D1整流后，被串接的第五电阻R5和第七电阻R7分压，在第七电阻R7上的分压即为采样电压值，将采样电压值送入微处理器U1的电压判定端口，由微处理器U1根据采样电压值判断出当前的交流电压Uin是AC 220V还是AC 110V；当交流电压Uin是AC 110V时，微处理器U1的控制输出端口发出倍压整流指令控制双向可控硅VS1导通。

假如，在交流电压Uin是AC 220V时，在第七电阻R7上的分压为15V；在相同条件下，当交流电压Uin是AC 110V时，则在第七电阻R7上的分压为7.5V。因此，在微处理器U1中设置一个阈值，当输入的采样电压值大于阈值时，微处理器U1判断当前的交流电压Uin是AC 220V，否则，微处理器U1判断当前的交流电压Uin是AC 110V。

其中，电压状态采样电路包括：与第四电阻R4进行分压的第十电阻R10，第四电阻R4串接第十电阻R10接地，第四电阻R4与第十电阻R10的公共端连接微处理器U1的稳定状态判定端口。第十电阻R10上的分压信号即为采样波形信号，由微处理器U1检测第十电阻R10上的分压信号是否处于稳定状态。

结合图3所示，横坐标t表示时间，纵坐标U表示采样波形信号的幅值，即第十电阻R10上的分压信号。交流电压Uin为正弦波；经过第一二极管D1整流，由第四电阻R4串接第十电阻R10对整流后的交流电压Uin进行分压，第十电阻R10上的分压信号即为采样波形信号。因此，微处理器U1的稳定状态判定端口通过检测采样波形信号，判断在每个连续的周期内采样波形信号的波形是否稳定，即可以判断交流电压Uin是否稳定。只有在判断出交流电压Uin已经处于稳定状态的情况下，微处理器U1的控制输出端口才会发出倍压整流指令控制双向可控硅VS1，此时直流输出端输出直流电压。

具体来说，对采样波形信号的波形数据而言，微处理器U1分别读取每个周期内波形在上升阶段(也可以是下降阶段)达到某一个幅值的时间，利用相邻2个周期内的分别达到相同幅值的时间差，判断时间差是否为固定值，若是，则表明交流电压Uin已经处于稳定状态。比如，在当前周期内波形在上升阶段达到一个确定幅值的时间t1，在相邻的上一个周期内波形在上升阶段达到一个确定幅值的时间t2，那么，时间差T＝t1-t2。由微处理器U1判断时间差T是否等于一个固定值即可。微处理器U1一旦检测到时间差T等于固定值，表明当前输入的交流电压Uin已经处于稳定状态，发出倍压整流指令。

在一个优选实施例中，通过检测采样波形信号在每个周期内波形在下降阶段到达零点的时间来计算时间差。

其中，双向可控硅VS1采样脉冲触发方式或直流触发方式。

在一个优选实施例中，控制指令输出电路包括：微处理器U1的控制输出端口串接用于限流的第八电阻R8连接第二晶体管T2的基极，第二晶体管T2的发射极接地，集电极串接用于限流的第九电阻R9连接双向可控硅VS1的控制端。

在另一个优选实施例中，微处理器U1的控制输出端口直接连接或者串接一个限流电路连接双向可控硅VS1的控制端。

结合图4所示，供电电源Ucc在工作状态下输出连续的脉冲信号、在待机状态下输出不连续的脉冲信号。

其中，供电电路包括：边连接供电电源Ucc的变压器TR1；阳极连接变压器TR1副边的第三二极管D3；串接在第三二极管D3的阴极与微处理器U1的待机检测端口之间用于限流的第三电阻R3。在工作状态下，为高频连续方波信号的供电电源Ucc经过第三二极管D3整流，经过第三电阻R3限流后，产生微处理器U1的工作电源输出给微处理器U1的电源端口。

待机采样电路包括：原边连接供电电源Ucc的变压器TR1，变压器TR1的副边连接第二二极管D2的阳极；在第二二极管D2的阴极与微处理器U1的待机检测端口之间连接高频滤波器。具体来说，高频滤波器包括：串接在第二二极管D2的阴极与微处理器U1的电源端口之间的第一电阻R1；分别并接在微处理器U1的电源端口与地之间的第一电容C1和第二电阻R2。

由高频滤波器滤除供电电源Ucc中的高频脉冲信号。在处于工作状态时，供电电源Ucc的高频脉冲信号完全被高频滤波器滤除，微处理器U1的待机检测端口检测不到低频脉冲信号，故微处理器U1保持工作状态；当供电电源Ucc输出不连续的高频脉冲信号时，供电电源Ucc的高频脉冲信号完全被高频滤波器滤除，输出低频脉冲信号给微处理器U1的待机检测端口，微处理器U1进入待机状态。

因此，由微处理器U1判断电源电压Ucc是否为连续的脉冲信号，若是，则表明当前为工作状态，否则表明当前为待机状态。只有在微处理器U1判断当前为工作状态时，才会根据当前的交流电压Uin是AC 220V还是AC 110V、且交流电压Uin处于稳定状态的情况下，才会发出倍压整流指令给双向可控硅VS1。

结合图5所示，在本实用新型第2实施例中，电压幅值采样电路包括：阳极连接交流输入端的第一二极管D1，其阴极串联第五电阻R5和降压管DW1的阴极，由降压管DW1的阳极连接微处理器U1的电压判定端口，且降压管DW1的阴极与地之间、降压管DW1的阳极与地之间分别串接第六电阻R6和第七电阻R7。由降压管DW1的阳极输出采用电压值至微处理器U1的电压判定端口。

假如，在交流电压Uin是AC 220V时，分压电阻R6上分压为15V，降压管DW1的降压幅度为5V，则降压管DW1输出的采样电压值为：15-5＝10V。在相同条件下，当交流电压Uin是AC 110V时，则分压电阻R6上分压为7.5V，那么，降压管DW1输出的采样电压值为：7.5-5＝2.5V。因此，根据电压幅值采样电路中第五电阻R5、第六电阻R6和降压管DW1的具体参数，在微处理器U1中设置一个阈值，当输入的采样电压值大于阈值时，微处理器U1判断当前的交流电压Uin是AC 220V，否则，微处理器U1判断当前的交流电压Uin是AC 110V。

电压状态采样电路包括：阳极连接交流输入端的第一二极管D1，其阴极通过用于限流的第四电阻R4连接第一晶体管T1的基极，该第一晶体管T1的发射极接地，集电极连接微处理器U1的稳定状态判定端口。因此，电压状态采样电路是对交流电压Uin进行采样，在第一晶体管T1的集电极获得采样波形信号。

由微处理器U1检测第一晶体管T1的发射极上的采样波形信号是否处于稳定状态，即可判断出交流电压Uin是否处于稳定状态，具体的判断依据与原理与第1实施例相同，不再重复描述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种自动电压开关，包括：用于输入交流电压的交流输入端，交流电压为第一电压或第二电压；用于输出一个直流电压的直流输出端；依次连接在交流输入端与直流输出端之间的整流桥和双向可控硅；其特征在于，所述自动电压开关还包括：

用于采样交流电压幅值，输出采样电压值的电压幅值采样电路；

用于采样交流电压波形，输出采样波形信号的电压状态采样电路；

用于在工作状态下输出连续的脉冲信号、在待机状态下输出不连续的脉冲信号的供电电源；

用于根据采样电压值判断交流输入端的交流电压是第一电压还是第二电压，根据采样波形信号判断交流电压是否已经处于稳定状态，根据供电电源是否为连续的脉冲信号来判断是否处于工作状态，并在工作状态下当交流电压是第一电压且处于稳定状态时发出倍压整流指令的微处理器；

其中，电压幅值采样电路连接微处理器的电压判定端口，电压状态采样电路连接微处理器的稳定状态判定端口，微处理器的控制输出端口耦接双向可控硅的控制端，供电电源通过供电电路连接微处理器的电源端口、并通过待机采样电路连接微处理器的待机检测端口。

2.根据权利要求1所述自动电压开关，其特征在于，电压幅值采样电路包括：阳极连接交流输入端的第一二极管，其阴极串联第五电阻连接微处理器的电压判定端口，且微处理器的电压判定端口与地之间并接第七电阻。

3.根据权利要求1所述自动电压开关，其特征在于，电压幅值采样电路包括：阳极连接交流输入端的第一二极管，其阴极依次串联第五电阻和降压管的阴极，而降压管的阳极连接微处理器的电压判定端口，且降压管的阴极与地之间、降压管的阳极与地之间分别并接第六电阻和第七电阻。

4.根据权利要求1所述自动电压开关，其特征在于，电压状态采样电路包括：阳极连接交流输入端的第一二极管，其阴极通过第四电阻连接微处理器的稳定状态判定端口，且稳定状态判定端口与地之间并接第十电阻。

5.根据权利要求1所述自动电压开关，其特征在于，电压状态采样电路包括：阳极连接交流输入端的第一二极管，其阴极通过第四电阻连接第一晶体管的基极，而第一晶体管的发射极接地，集电极连接微处理器的稳定状态判定端口。

6.根据权利要求1所述自动电压开关，其特征在于，所述自动电压开关还包括：连接在供电电源与微处理器的待机检测端口之间的待机采样电路；其中，待机采样电路包括：原边连接供电电源的变压器，变压器的副边连接第二二极管的阳极，在第二二极管的阴极与微处理器的待机检测端口之间连接高频滤波器。

7.根据权利要求6所述自动电压开关，其特征在于，高频滤波器包括：串接在第二二极管的阴极与微处理器的电源端口之间的第一电阻；分别并接在微处理器的电源端口与地之间的第一电容和第二电阻。

8.根据权利要求1所述自动电压开关，其特征在于，微处理器的控制输出端口串接限流电阻连接双向可控硅的控制端。

9.根据权利要求1所述自动电压开关，其特征在于，微处理器的控制输出端口通过控制指令输出电路连接双向可控硅的控制端。

10.根据权利要求9所述自动电压开关，其特征在于，控制指令输出电路包括：微处理器的控制输出端口串接第八电阻连接第二晶体管的基极，第二晶体管的发射极接地、集电极通过第九电阻连接双向可控硅的控制端。