CN216599115U - 一种双电源无缝切换系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双电源无缝切换系统，包括第一电源、第二电源、多路复用器及主控制器，该多路复用器采用TPS2120芯片，该第一电源及第二电源分别与TPS2120芯片的第一电源输入端及第二电源输入端连接，TPS2120芯片的选择电源端与一下拉电阻相连，TPS2120芯片的输出状态指示端与一第一发光二极管相连，该主控制器分别与第一电源、第二电源及TPS2120芯片的选择电源端相连，以使主控制器根据对应的电源信号控制TPS2120芯片切换电源。本实用新型一种双电源无缝切换系统通过设置TPS2120芯片作为电源的多路复用器以将双电源输入合成单路信号输出，实现在可用输入之间自动检测、选择和无缝转换。

Description

一种双电源无缝切换系统

技术领域

本实用新型涉及电源控制技术领域，尤其涉及一种双电源无缝切换系统。

背景技术

医疗视频监控系统可以实现对医院区域内就诊人员、车辆、探视人员和重要物资的实时监控、准确定位、轨迹跟踪、信息记录等，防止医闹纠纷、财物偷盗、医托泛滥、新生儿被盗等重大恶性事件的发生，提升医院安保部门快速反应能力和突发事件应对能力，形成医院科学管理和高效监管的新机制，确保医疗环境的持续安全与稳定。

另外，借助医疗视频监控系统，还可实现“远程专家会诊”，危重患者探视等，方便医院科研教学治疗工作，有利于医疗纠纷的解决，给医患人员及家属也带来了更大的便利和实惠。

基于医疗视频监控系统的重要性，应保证该系统能够不间断的工作，则必须要保障监控系统的不间断的供电，但是，一般的监控系统不具有切换电源的功能，在电源异常掉电时，监控系统无法正常工作，无法实现不间断供电，无法保证系统稳定持续运行。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种双电源无缝切换系统以实现电源无缝切换，使得供电不间断，提高供电的稳定性。

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：提供一种双电源无缝切换系统，包括第一电源、第二电源、多路复用器及主控制器，所述多路复用器采用TPS2120芯片，所述第一电源及第二电源分别与TPS2120芯片的第一电源输入端及第二电源输入端连接，所述TPS2120芯片的选择电源端与一下拉电阻相连，所述TPS2120芯片的输出状态指示端与一第一发光二极管相连，所述主控制器分别与所述第一电源、第二电源及所述TPS2120芯片的选择电源端相连，以使所述主控制器根据对应的电源信号控制所述TPS2120芯片切换电源。

其进一步技术方案为：所述双电源无缝切换系统还包括一电压转换器，所述电压转换器的输入端与所述多路复用器的输出端连接，所述电压转换器的输出端与所述主控制器连接。

其进一步技术方案为：所述电压转换器采用型号为TPS65261-1RHB的降压转换器。

其进一步技术方案为：所述主控制器采用型号为LPC54606J256ET100E的控制器，所述主控制器的第一IO口通过一第一电阻与所述TPS2120芯片的选择电源端连接，所述下拉电阻连接于所述选择电源端与所述第一电阻之间，所述第一电源及第二电源分别通过一检测单元与所述主控制器的第一ADC接口及第二ADC接口连接。

其进一步技术方案为：所述检测单元包括一第一三极管及一第二发光二极管，所述第一三极管的基极与对应的电源相连，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极作为所述检测单元的输出端，所述第二发光二极管的阳极与电压转换器的输出端连接，所述第二发光二极管的阴极经一第二电阻后与所述第一三极管的集电极相连，所述第一三极管的集电极通过一第三电阻与所述电压转换器的输出端相连。

其进一步技术方案为：所述第一三极管的基极通过二串联的电阻与对应的电源连接，二所述串联的电阻之间连接有一一端接地的第七电阻。

其进一步技术方案为：所述第一电源与所述TPS2120芯片的第一电源输入端之间连接有一第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的阳极接地，其阴极连接于所述第一电源与所述TPS2120芯片的第一电源输入端之间，所述第二电源与所述TPS2120芯片的第二电源输入端之间连接有一第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的阳极接地，其阴极连接于所述第二电源与所述TPS2120芯片的第二电源输入端之间。

其进一步技术方案为：所述TPS2120芯片的预置端接地。

其进一步技术方案为：所述第一电源与所述TPS2120芯片的第一电源输入端之间连接有二并联的极性电容，分别为第一极性电容及第二极性电容，所述第一极性电容的正极与第二极性电容的正极相连并与所述第一电源连接，所述第一极性电容的负极与第二极性电容的负极相连并接地。

其进一步技术方案为：所述第一电源采用MQ7802系列的POE电源模块。

本实用新型的有益技术效果在于：本实用新型一种双电源无缝切换系统通过设置TPS2120芯片作为电源的多路复用器以将双电源输入合成单路信号输出，实现在可用输入之间自动检测、选择和无缝转换，主控制器分别与第一电源、第二电源及所述TPS2120芯片的选择电源端连接以可检测两个输入源的状态并间接控制电源切换，通过于TPS2120芯片的选择电源端连接一下拉电阻，使得TPS2120芯片的选择电源端保持在低电平的状态，以保证在初始上电情况下能够顺利供电，同时，TPS2120芯片的输出状态指示端连接有发光二极管以通过发光二极管的状态显示两个输入源的工作状态。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的一种双电源无缝切换系统的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种双电源无缝切换系统的多路复用器的电路原理图；

图3为本实用新型实施例提供的一种双电源无缝切换系统的主控制器的电路原理图；

图4为本实用新型实施例提供的一种双电源无缝切换系统的第一电源的电路原理图；

图5为本实用新型实施例提供的一种双电源无缝切换系统的电压转换器的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1至图5所示，图1为本实用新型实施例提供的一种双电源无缝切换系统的结构框图，所述双电源无缝切换系统包括第一电源V1、第二电源V2、多路复用器13及主控制器U2，所述多路复用器13采用TPS2120芯片U1，所述第一电源V1及第二电源V2分别与TPS2120芯片U1的第一电源输入端IN1及第二电源输入端IN2连接，所述TPS2120芯片U1的选择电源端SEL与一下拉电阻R25相连，所述TPS2120芯片U1的输出状态指示端ST与一第一发光二极管D1相连，所述主控制器U2分别与所述第一电源V1、第二电源V2及所述TPS2120芯片U1的选择电源端SEL相连，以使所述主控制器U2根据对应的电源信号控制所述TPS2120芯片切换电源。

其中，所述双电源无缝切换系统通过设置TPS2120芯片U1作为电源的多路复用器13以将双电源输入合成单路信号输出，实现在可用输入之间自动检测、选择和无缝转换，主控制器U2分别与第一电源V1、第二电源V2及所述TPS2120芯片U1的选择电源端SEL连接以可检测两个输入源的状态并间接控制电源切换，通过于TPS2120芯片U1的选择电源端SEL连接一下拉电阻R25，使得TPS2120芯片U1的选择电源端SEL保持在低电平的状态，以保证在初始上电情况下能够顺利供电，同时，TPS2120芯片U1的输出状态指示端ST连接有第一发光二极管D1以通过第一发光二极管D1的状态显示两个输入源的工作状态。当第一发光二极管D1点亮时，表示采用第一电源V1为输出电源；当第一发光二极管D1熄灭时，表示采用第二电源V2为输出电源。当主控制器U2控制选择电源端SEL的电平为低电平时，则选择第一电源V1为输出电源；当主控制器U2控制选择电源端SEL的电平为高电平时，则选择第二电源V2为输出电源。初始状态下，选择电源端SEL在低电平的状态，所述TPS2120芯片U1自动选择第一电源V1为输出电源。

具体地，在本实施例中，所述双电源无缝切换系统还包括一电压转换器15，所述电压转换器15的输入端与所述多路复用器13的输出端连接，所述电压转换器15的输出端与所述主控制器U2连接。通过设置电压转换器15可将多路复用器13输出的电信号转换为工作所需电压。优选地，所述电压转换器15采用型号为TPS65261-1RHB的降压转换器U4。所述型号为TPS65261-1RHB的降压转换器U4是具有3A/2A/2A输出电流的单片三重同步降压转换器，在本实施例中，所述降压转换器U4将TPS2120芯片U1选择输出的电源稳压为1.88V和3.3V，其中，所述降压转换器U4的3.3V的输出电压用于为主控制器U2提供供电电源。

具体地，在本实施例中，所述TPS2120芯片U1的输出端P_OUT与所述降压转换器U4的所述降压转换器U4的第一电源电压输入端PVIN1、第三电源电压输入端PVIN3及电压输入端VIN连接。所述降压转换器U4的第一自举电压输入端BST1及第一PWM输出连接电感端LX1之间连接有一第六电容C6，所述第一PWM输出连接电感端LX1经一第一电感L1及接地电容后输出3.3V的供电电压。所述降压转换器U4的第三自举电压输入端BST3及第三PWM输出连接电感端LX3之间连接有一第九电容C9，所述第三PWM输出连接电感端LX3经一第二电感L2及接地电容后输出1.8V的电压。

具体地，在本实施例中，所述主控制器U2采用型号为LPC54606J256ET100E的控制器，所述主控制器U2的第一IO口PIO1_1作为输出端TO_SEL通过一第一电阻R1与所述TPS2120芯片U1的选择电源端SEL连接，所述下拉电阻R25连接于所述选择电源端SEL与所述第一电阻R1之间，所述第一电源V1及第二电源V2分别通过一检测单元与所述主控制器U2的第一ADC接口ADC0_5及第二ADC接口ADC0_6连接。通过主控制器U2的第一ADC接口ADC0_5及第二ADC接口ADC0_6可分别检测第一电源V1及第二电源V2的状态，进一步降低系统的断电风险。

具体地，二所述检测单元分别为第一检测单元14a和第二检测单元14b，以分别与所述第一电源V1及第二电源V2连接，所述第一检测单元14a包括一第一三极管Q1a及一第二发光二极管D2a，所述第一三极管Q1a的基极与第一电源V1相连，所述第一三极管Q1a的发射极接地，所述第一三极管Q1a的集电极作为所述第一检测单元14a的输出端，所述第二发光二极管D2a的阳极与降压转换器U4的3.3V电压输出连接，所述第二发光二极管D2a的阴极经一第二电阻R2a后与所述第一三极管Q1a的集电极相连，所述第一三极管Q1a的集电极通过一第三电阻R3a与所述降压转换器U4的3.3V电压输出相连。所述第二检测单元14b包括一第一三极管Q1b及一第二发光二极管D2b，所述第一三极管Q1b的基极与第二电源V2相连，所述第一三极管Q1b的发射极接地，所述第一三极管Q1b的集电极作为所述第二检测单元14b的输出端，所述第二发光二极管D2b的阳极与降压转换器U4的3.3V电压输出连接，所述第二发光二极管D2b的阴极经一第二电阻R2b后与所述第一三极管Q1b的集电极相连，所述第一三极管Q1b的集电极通过一第三电阻R3b与所述降压转换器U4的3.3V电压输出相连。通过于检测单元设置第一三极管及第二发光二极管，以在输入源有电压时，第一三极管导通而第二发光二极管点亮，对应的ADC接口检测到低电平；当两个输入源均有电压时，主控制器U2可通过控制第一IO口PIO1_1的电平以控制输入至TPS2120芯片U1的选择电源端SEL的电平而让两个电源定时切换，从而提高双电源无缝切换系统的稳定性，延长两个电源的使用寿命。若其中一个输入源的电压消失，对应的第二发光二极管会熄灭，TPS2120芯片U1会自动切换到另一路电源，同时，主控制器U2检测到对应的IO口为高电平，此时主控制器U2会通过向用户发出警报，而且，对应的第二发光二极管的熄灭也可以及时提醒用户维护对应失效的输入源。

具体地，所述第一三极管的基极通过二串联的电阻与对应的电源连接，二所述串联的电阻之间连接有一一端接地的第七电阻。所述降压转换器U4的3.3V电压输出与所述主控制器U2的供电电压端VCC相连，以为主控制器U2的工作提供工作电源。

具体地，所述第一电源V1与所述TPS2120芯片U1的第一电源输入端IN1之间连接有一第一稳压二极管D11，所述第一稳压二极管D11的阳极接地，所述第一稳压二极管D11的阴极连接于所述第一电源V1与所述TPS2120芯片U1的第一电源输入端IN1之间，所述第二电源V2与所述TPS2120芯片U1的第二电源输入端IN2之间连接有一第二稳压二极管D12，所述第二稳压二极管D12的阳极接地，所述第二稳压二极管D12的阴极连接于所述第二电源V2与所述TPS2120芯片U1的第二电源输入端IN2之间。优选地，所述TPS2120芯片U1的预置端PR1接地。所述TPS2120芯片U1的输出状态指示端ST与所述第一发光二极管D1的阳极相连，所述第一发光二极管D1的阴极与一一端接地的第二十一电阻R21连接。

具体地，所述第一电源V1与所述TPS2120芯片U1的第一电源输入端IN1之间连接有二并联的极性电容，分别为第一极性电容C41及第二极性电容C42，所述第一极性电容C41的正极与第二极性电容C42的正极相连并与所述第一电源V1连接，所述第一极性电容C41的负极与第二极性电容C42的负极相连并接地。所述所述TPS2120芯片U1的第二电源输入端IN2与第二电源V2之间可连接有一开关J1。

具体地，所述第一电源V1采用MQ7802系列的POE电源模块。所述MQ7802系列的POE电源模块遵循IEEE 802.3at Power Over Ethernet(POE)标准，专为从传统双绞线中获取电力设计。对应于IEEE 802.3at标准所提供的两个电源选项，其中，MQ7802HP设计有两对电源输入引脚。MQ7802HP内置满足POE标准要求的检测和分类功能，用于和供电设备(PSE)握手控制信号，确保POE提供30W功率。MQ7802HP兼容于0到4类设备，是宽电压工作范围的高效率DC-DC转换器，提供稳定的低纹波和低噪声输出。另外，MQ7802HP还有内置的过载和短路保护功能。利用MQ7802系列的POE电源模块作为第一电源V1可以利用系统的网络接口作为电源输入口。

综上所述，本实用新型一种双电源无缝切换系统通过设置TPS2120芯片作为电源的多路复用器以将双电源输入合成单路信号输出，实现在可用输入之间自动检测、选择和无缝转换，主控制器分别与第一电源、第二电源及所述TPS2120芯片的选择电源端连接以可检测两个输入源的状态并间接控制电源切换，通过于TPS2120芯片的选择电源端连接一下拉电阻，使得TPS2120芯片的选择电源端保持在低电平的状态，以保证在初始上电情况下能够顺利供电，同时，TPS2120芯片的输出状态指示端连接有发光二极管以通过发光二极管的状态显示两个输入源的工作状态。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种双电源无缝切换系统，其特征在于，包括第一电源、第二电源、多路复用器及主控制器，所述多路复用器采用TPS2120芯片，所述第一电源及第二电源分别与TPS2120芯片的第一电源输入端及第二电源输入端连接，所述TPS2120芯片的选择电源端与一下拉电阻相连，所述TPS2120芯片的输出状态指示端与一第一发光二极管相连，所述主控制器分别与所述第一电源、第二电源及所述TPS2120芯片的选择电源端相连，以使所述主控制器根据对应的电源信号控制所述TPS2120芯片切换电源。

2.根据权利要求1所述的双电源无缝切换系统，其特征在于，所述双电源无缝切换系统还包括一电压转换器，所述电压转换器的输入端与所述多路复用器的输出端连接，所述电压转换器的输出端与所述主控制器连接。

3.根据权利要求2所述的双电源无缝切换系统，其特征在于，所述电压转换器采用型号为TPS65261-1RHB的降压转换器。

4.根据权利要求2所述的双电源无缝切换系统，其特征在于，所述主控制器采用型号为LPC54606J256ET100E的控制器，所述主控制器的第一IO口通过一第一电阻与所述TPS2120芯片的选择电源端连接，所述下拉电阻连接于所述选择电源端与所述第一电阻之间，所述第一电源及第二电源分别通过一检测单元与所述主控制器的第一ADC接口及第二ADC接口连接。

5.根据权利要求4所述的双电源无缝切换系统，其特征在于，所述检测单元包括一第一三极管及一第二发光二极管，所述第一三极管的基极与对应的电源相连，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极作为所述检测单元的输出端，所述第二发光二极管的阳极与电压转换器的输出端连接，所述第二发光二极管的阴极经一第二电阻后与所述第一三极管的集电极相连，所述第一三极管的集电极通过一第三电阻与所述电压转换器的输出端相连。

6.根据权利要求5所述的双电源无缝切换系统，其特征在于，所述第一三极管的基极通过二串联的电阻与对应的电源连接，二所述串联的电阻之间连接有一一端接地的第七电阻。

7.根据权利要求1所述的双电源无缝切换系统，其特征在于，所述第一电源与所述TPS2120芯片的第一电源输入端之间连接有一第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的阳极接地，其阴极连接于所述第一电源与所述TPS2120芯片的第一电源输入端之间，所述第二电源与所述TPS2120芯片的第二电源输入端之间连接有一第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的阳极接地，其阴极连接于所述第二电源与所述TPS2120芯片的第二电源输入端之间。

8.根据权利要求1所述的双电源无缝切换系统，其特征在于，所述TPS2120芯片的预置端接地。

9.根据权利要求1所述的双电源无缝切换系统，其特征在于，所述第一电源与所述TPS2120芯片的第一电源输入端之间连接有二并联的极性电容，分别为第一极性电容及第二极性电容，所述第一极性电容的正极与第二极性电容的正极相连并与所述第一电源连接，所述第一极性电容的负极与第二极性电容的负极相连并接地。

10.根据权利要求1所述的双电源无缝切换系统，其特征在于，所述第一电源采用MQ7802系列的POE电源模块。

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