CN212304866U - 交直流电源共同供电的自动切换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交直流电源共同供电的自动切换电路，包括开关电源、蓄电池、继电器电路和保护电路，开关电源连接继电器的常开端，蓄电池连接继电器的常闭端，继电器公共端连接保护电路；当外部有交流电源输入时，继电器与蓄电池断开，交流电源经开关电源、继电器和保护电路向直流负载供电；当外部无交流电源输入时，继电器与开关电源断开，蓄电池经继电器和保护电路向直流负载供电。让用户在停电时可使用蓄电池给低压无刷直流吊扇供电，来电时可使用交流220V给吊扇供电，实现了交直流电源的无缝切换。并且，当蓄电池的正负极接反时，保护电路与直流负载断开，同时继电器会一直发出声音。

Description

交直流电源共同供电的自动切换电路

技术领域

本实用新型涉及一种交直流电源共同供电的自动切换电路，主要适用于无刷直流吊扇技术领域。

背景技术

当天气炎热时，在某一些电能不是非常充足的地区，人们常使用交流电源或蓄电池为输入，供给无刷直流吊扇的驱动电路。而现有的低压无刷直流吊扇驱动技术的电源输入方式比较单一：要么采用交流220V电源作为输入，先经过整流、滤波电路后，再经过开关电源产生12V或者24V左右的直流电源；要么直接采用蓄电池作为电源，最后供给无刷直流吊扇驱动电路使用。

故而如何实现用交流电源优先供电，如何实现主备用电源间的自动切换，且在切换过程中可保持输出不间断是一个亟待研究的技术方向。

发明内容

针对上述现存的技术问题，本实用新型提供一种交直流电源共同供电的自动切换电路，以对无刷直流吊扇实现交直流电源的无缝切换。

为实现上述目的，本实用新型提供一种交直流电源共同供电的自动切换电路，包括开关电源、蓄电池、继电器电路和保护电路，开关电源连接继电器的常开端，蓄电池连接继电器的常闭端，继电器公共端连接保护电路。且交流电源自开关电源输入，保护电路连接直流负载，通过继电器实现切换电源。

当外部有交流电源输入时，继电器与蓄电池断开，交流电源经开关电源、继电器和保护电路向直流负载供电。

当外部无交流电源输入时，继电器与开关电源断开，蓄电池经继电器和保护电路向直流负载供电。

当蓄电池的正负极接反时，保护电路与直流负载断开，同时继电器会一直发出声音。

本实用新型的工作原理如下：当外部无交流电源输入或者停电时，继电器工作电源断开，继电器不工作开关电源断开，同时蓄电池接通并向直流负载输出直流电；当外部有交流电源输入时，交流电源切换电路通过整流、滤波电路后，再经过开关电源产生12V，使得继电器工作电源接通，接着继电器工作闭合，蓄电池断开，自动无缝切换至交流电源供电模式，此时开关电源产生12V输出直流电，经过继电器、保护电路向负载无刷直流吊扇提供直流电源。

进一步，所述的继电器电路包括单刀双掷继电器K1、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2和三极管Q1；单刀双掷继电器K1的引脚3和线圈引脚5均分别连接二极管D1的正极、二极管D2的负极；二极管D1的负极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端分别连接电阻R1的一端和三极管Q1的基极，电阻R1的另一端和三极管Q1的发射极均接地，三极管Q1的集电极和二极管D2的正极均连接单刀双掷继电器K1的线圈引脚4；且单刀双掷继电器K1的引脚1连接保护电路，其引脚2连接蓄电池的引脚1，其引脚3连接开关电源的引脚1。

更进一步，所述的保护电路包括MOSFET场效应晶体管Q2、电阻R3、二极管D3和电容C1；电阻R3一端连接电容C1的正极，电阻R3另一端分别连接MOSFET场效应晶体管Q2的栅极G、二极管D3的负极；MOSFET场效应晶体管Q2的源极S、二极管D3的正极、电容C1的负极均接地；且电阻R3一端连接继电器的公共端，MOSFET场效应晶体管Q2的漏极D分别连接蓄电池的一端和开关电源的一端，电容C1的正、负极分别连接直流负载的两端。

上述技术方案的有益效果如下：当用户误操作，使得蓄电池电源反接，会给负载电路造成损坏，而电源反接在用户端是不可避免的，所以本实用新型加入了保护电路。当用户在不小心将蓄电池的输入正负极接反时，保护电路和直流负载的回路断开，同时，单刀双掷继电器K1会一直不断的发出“啪啪啪啪”的声音，达到即使接反蓄电池电源，也不会损坏负载电路的目的。

进一步，所述的直流负载为无刷直流吊扇。

进一步，所述的交流电源提供的电压范围为AC110V-AC280V。

进一步，所述的蓄电池电压等级为DC-12V。

进一步，所述的继电器工作电压为DC-12V。

进一步，所述的自动切换电路输出的直流电源电压范围为DC-12V。

综上，本实用新型将交流220V电源输入供电电路与直流电源输入电路集成到同一块线路板上，主要应用于无刷直流吊扇的驱动。外部交流电源输入后，先经过整流、滤波电路，然后经过开关电源产生12V直流电，再通过继电器实现蓄电池和交流电源的无间隔切换电源，且切换电路产生的直流电和蓄电池均连接继电器，经继电器再通过保护电路向直流负载供电。相比现有技术，具有如下技术优势：

1、本实用新型一块线路板同时支持两种电源输入，并实现了交直流电源无缝切换，用户在停电时可使用电池给低压无刷直流吊扇供电，在来电时可使用交流220V给吊扇供电，具有电源品质高、不间断切换的优点。

2、本实用新型通过继电器的切换，使蓄电池不再供电，而是由交流220V电源输入优先给无刷直流吊扇供电，这样就可以在AC220V供电时节约宝贵的蓄电池能量。

3、本实用新型通过继电器的切换不会产生额外的功率损耗，提高了电能的使用效率。

4、本实用新型具有防止过电流和极性接反保护功能，保护电路开启时能够断开电流回路，保护直流负载不受电源反接的电流冲击，同时继电器会不停的切换发出“啪啪啪啪”的提醒声音。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的实施例电路图；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，电源切换电路采用功能单元模块化的设计，包括依次相连的整流电路、滤波电路和开关电源，以及继电器和保护电路；交流电源自整流电路输入，开关电源连接继电器的常开端，蓄电池连接继电器的常闭端，继电器公共端连接保护电路，能够通过继电器实现切换电源，再由保护电路向直流负载供电。其中，整流电路和滤波电路可采用同类功能的现有电路，或者改为采用整流模块和滤波模块。

实施时，本实用新型开关电源、蓄电池、继电器电路和保护电路可采用图2所示的电路设计：开关电源的引脚1连接单刀双掷继电器K1的引脚3(常开端)和其线圈端的引脚5、二极管D1的正极、二极管D2的负极，二极管D1的负极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端分别连接电阻R1的一端和三极管Q1的基极，电阻R1的另一端和三极管Q1的发射极均接地，三极管Q1的集电极和二极管D2的正极均连接单刀双掷继电器K1的线圈引脚4

蓄电池的引脚1连接单刀双掷继电器K1的引脚2(常闭端)；单刀双掷继电器K1的引脚1(公共端)分别连接电阻R3的一端、电容C1的正极；电阻R3的另一端分别连接MOSFET场效应晶体管Q2的引脚1(栅极G)和二极管D3的负极；MOSFET场效应晶体管Q2的引脚3(源极S)、二极管D3的正极、电容C1的负极均接地；MOSFET场效应晶体管Q2的引脚2(漏极D)分别连接蓄电池的引脚2和开关电源的引脚2。且电容C1的正负极分别连接直流负载的两端。

使用时，本实用新型的应用典型为无刷直流吊扇控制系统，交流电源提供的电压范围为AC 110V～AC280V，蓄电池电压等级为DC-12V，继电器工作电压为DC-12V，切换电路输出的直流电源电压范围为DC-12V，直流负载工作电压为DC-12V。

在外部无交流电源的情况下，本实用新型自动无缝切换至蓄电池为无刷直流吊扇供电：首先单刀双掷继电器K1因缺电不工作而断开，即掷刀触点(引脚1-3)断开，常闭触点(引脚1-2)闭合；接着蓄电池接通，并经过保护电路直接向直流负载供电。因为单刀双掷继电器K1是在常闭状态下向直流负载供电的，所以单刀双掷继电器K1不会产生额外的功率损耗，此时蓄电池向直流负载供电的效率几乎可以达到100％。这样一来，通过蓄电池容量的放大，可满足在无交流电源的情况下，无刷直流吊扇更长时间的使用。

当外部有交流电源输入时，本实用新型自动无缝切换至交流电源为无刷直流吊扇供电：交流电源输入电源切换电路通过后，经整流、滤波电路，再经过开关电源产生12V直流电输出；此时单刀双掷继电器K1开始工作，即掷刀触点(引脚1-3)闭合，常闭触点(引脚1-2)断开，蓄电池停止向直流负载供电，开关电源输出直流电依次经过单刀双掷继电器K1和保护电路，直接向负载无刷直流吊扇提供稳定精准的直流电源。并且，由于蓄电池断开不再供电，节约了蓄电池的电能。

尤其是，本实用新型加入了保护电路，当用户误操作而使得蓄电池电源反接时，也不会损坏负载电路，具体阐述如下：

当用户将蓄电池的输入正负极正确连接时，保护电路刚上电，MOSFET场效应晶体管Q2的寄生二极管导通，MOSFET场效应晶体管Q2的源极S的电位大概是0.6V，电阻R3为MOSFET场效应晶体管Q2的栅极G提供电压偏置，也就是蓄电池的电压。当蓄电池的电压-0.6V大于场效应晶体管Q2的栅极电压UGS的阀值开启电压，MOSFET场效应晶体管Q2的DS极(引脚2-3)就会导通，由于其内阻很小，故而将寄生二极管短路了，如此一来，压降几乎为0，电流流过保护电路再到直流负载就不会有功率损耗。此外，二极管D3为稳压二极管，能够防止MOSFET场效应晶体管Q2因栅极G的电压过高而被击穿。

当用户在不小心将蓄电池的输入正负极接反时：MOSFET场效应晶体管Q2的栅极电压UGS＝0V，此时MOSFET场效应晶体管Q2不会导通，其和直流负载的回路是断开的，如此便可以保护直流负载不受蓄电池反接带来的电流冲击，进而保证了保护电路的安全。同时，单刀双掷继电器K1会一直不断的发出“啪啪啪啪”的声音，以提醒用户极性接反了，促使用户及时调换蓄电池的电源方向，这也是本实用新型与众不同的设计特点。

综上，本实用新型不仅具有交直流电源共同供电的自动切换功能，在AC220V供电时节约宝贵电池能量，还具有防止过电流和极性接反保护功能，为用户提供更全面贴心的使用方法。

Claims (8)

1.一种交直流电源共同供电的自动切换电路，其特征在于，包括开关电源、蓄电池、继电器电路和保护电路，开关电源连接继电器的常开端，蓄电池连接继电器的常闭端，继电器公共端连接保护电路；

当外部有交流电源输入时，继电器与蓄电池断开，交流电源经开关电源、继电器和保护电路向直流负载供电；

当外部无交流电源输入时，继电器与开关电源断开，蓄电池经继电器和保护电路向直流负载供电；

当蓄电池的正负极接反时，保护电路与直流负载断开，同时继电器会一直发出声音。

2.根据权利要求1所述的一种交直流电源共同供电的自动切换电路，其特征在于，所述的继电器电路包括单刀双掷继电器K1、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2和三极管Q1；单刀双掷继电器K1的引脚3和线圈引脚5均分别连接二极管D1的正极、二极管D2的负极；二极管D1的负极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端分别连接电阻R1的一端和三极管Q1的基极，电阻R1的另一端和三极管Q1的发射极均接地，三极管Q1的集电极和二极管D2的正极均连接单刀双掷继电器K1的线圈引脚4；且单刀双掷继电器K1的引脚1连接保护电路，其引脚2连接蓄电池的引脚1，其引脚3连接开关电源的引脚1。

3.根据权利要求2所述的一种交直流电源共同供电的自动切换电路，其特征在于，所述的保护电路包括MOSFET场效应晶体管Q2、电阻R3、二极管D3和电容C1；电阻R3一端连接电容C1的正极，电阻R3另一端分别连接MOSFET场效应晶体管Q2的栅极G、二极管D3的负极；MOSFET场效应晶体管Q2的源极S、二极管D3的正极、电容C1的负极均接地；且电阻R3一端连接单刀双掷继电器K1的引脚1，MOSFET场效应晶体管Q2的漏极D分别连接蓄电池的引脚2和开关电源的引脚2，电容C1的正、负极分别连接直流负载的两端。

4.根据权利要求1或2所述的一种交直流电源共同供电的自动切换电路，其特征在于，所述的直流负载为无刷直流吊扇。

5.根据权利要求1或2所述的一种交直流电源共同供电的自动切换电路，其特征在于，所述的交流电源提供的电压范围为AC110V-AC280V。

6.根据权利要求1或2所述的一种交直流电源共同供电的自动切换电路，其特征在于，所述的蓄电池电压等级为DC-12V。

7.根据权利要求1或2所述的一种交直流电源共同供电的自动切换电路，其特征在于，所述的继电器的工作电压为DC-12V。

8.根据权利要求1或2所述的一种交直流电源共同供电的自动切换电路，其特征在于，所述的自动切换电路输出的直流电源电压范围为DC-12V。

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