CN218648616U - 一种气体超声波流量计双电源开关转换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气体超声波流量计双电源开关转换电路，包括：第二电源模块、总输出端和至少一个第一电源模块，每个所述第一电源模块均包括第一电源和开关器件，所述第一电源的输出端与所述开关器件的第一端口相连，所述开关器件的第二端口作为所述第一电源模块的输出端与所述总输出端相连；所述第二电源模块的输出端与所述总输出端以及每个所述第一电源模块中开关器件的所述控制端均相连。本实用新型通过两种电源的转换电路能够低成本地实现两种供电方式进行切换时的过程。

Description

一种气体超声波流量计双电源开关转换电路

技术领域

本实用新型涉及电气开关技术领域，尤其涉及一种气体超声波流量计双电源开关转换电路。

背景技术

目前工业现场仪表大多数电源采用双电源供电方式，当现场无法提供外部供电时，仪表必须采用电池供电，电池采用不可充电的锂亚电池。目前市面上的电源间的切换电路成本高且会导致短暂电源掉电，从而影响仪表的使用。因此，如何能够降低构建仪表在两种电源切换时的电路的成本，并且还能保证仪表正常使用是本领域需要解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种双电源开关转换电路，以解决现有仪表中电源转换电路成本过高以及在切换时掉电的问题。

基于上述目的，本实用新型提供了一种气体超声波流量计双电源开关转换电路，其特征在于，包括：第二电源模块、总输出端和至少一个第一电源模块，每个所述第一电源模块均包括第一电源和开关器件，所述第一电源的输出端与所述开关器件的第一端口相连，所述开关器件的第二端口作为所述第一电源模块的输出端与所述总输出端相连；

所述第二电源模块的输出端与所述总输出端以及每个所述第一电源模块中开关器件的所述控制端均相连。

实施时，本实用新型提供的双电源开关转换电路，还包括：

第一电阻，一端与所述开关器件的第二端口相连，另一端接地。

实施时，所述第二电源电路包括：

第二电源；

第二电阻，一端与所述第二电源的输出端相连，另一端与所述开关器件的控制端相连；

第三电阻，一端与所述第二电阻的输出端相连，另一端接地。

实施时，所述第二电源电路还包括：

第一稳压二极管，正极与所述第二电源的输出端相连，负极与所述开关转换电路的总输出端相连。

实施时，所述的双电源开关转换电路包括：

所述开关器件为管，其中所述第一端口为漏极，第二端口为源极，所述控制端为栅极。

实施时，所述电路还包括：

第一电容，正极与所述双电源开关转换电路的总输出端相连，负极接地。

实施时，所述的双电源开关转换电路，还包括降压电路，所述降压电路的总输出端作为所述第二电源的输出端；

所述降压电路包括：供电模块、隔离芯片和输出模块，所述供电模块的输出端与所述隔离芯片的1脚相连，所述隔离芯片的2脚与所述输出模块的输入端相连，所述输出模块的输出端与所述降压电路的总输出端相连，所述隔离芯片的3脚和5脚接地。

实施时，所述供电模块包括：

顺次电连接的供电电源、第二稳压二极管以及自恢复保险丝，其中所述自恢复保险丝的输出端与所述隔离芯片的1脚相连；

热敏电阻，一端与所述第二稳压二极管的负极相连，另一端接地；

第三稳压二极管，一端与所述自恢复保险丝的输出端相连，另一端接地；

第二电容，与所述第三稳压二极管并联。

实施时，所述输出模块包括：

电感器，一端与所述隔离芯片的2脚相连，另一端与所述降压电路的总输出端相连；

第四稳压二极管，负极与所述隔离芯片的2脚相连，正极接地；

第三电容，一端与所述电感器的输出端相连，另一端接地；

第四电容，正极与所述降压电路的总输出端相连，负极接地。

实施时，所述降压电路还包括反馈模块，其中所述反馈模块包括：

第四电阻，一端与所述电感器的输出端相连，另一端与所述隔离芯片的4脚相连；

第五电阻，一端与所述第四电阻的输出端相连，另一端接地；

第五电容，与所述第四电阻并联。

从上面所述可以看出，本实用新型提供的双电源开关转换电路，能够运用低成本电路使得仪表在两种不同的供电电源下自由切换。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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所提供的一种双电源开关转换电路示意图。

图2为本实用新型实施例所提供的降压电路电路示意图。

附图标记说明：

100-第一电源模块、200-第二电源模块、300-输入模块、400-输出模块、500-反馈模块、R1-第一电阻、R2-第二电阻、R3-第三电阻、R4-第四电阻、R5-第五电阻、D1-第一稳压二极管、D2-第二稳压二极管、D3-第三稳压二极管、D4-第四稳压二极管、RV1-热敏电阻、F1-自恢复保险丝、BAT-第一电源、P1-第二电源、V1-双电源开关转换电路总输出端、Q1-开关器件、C1-第一电容、C2-第二电容、C3-第三电容、C4-第四电容、C5-第五电容。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本实用新型实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

现如今的工业现场仪表大多数电源采用双电源供电方式：一种是外部供电，一种依靠仪表内部的电池给仪表供电仪表必须采用电池供电，当无法使用外部供电时，就会切换成依靠仪表内部电池来进行供电。

虽然现在市面上存在电源转换，但是目前都是广泛应用电源转换开关、继电器或二极管的方法进行电源间的切换，但这种方式成本高且有短暂电源掉电。并且在切换开关存在压降，可能会降低电池的使用寿命。而目前为进一步提高电池寿命，流量计一般适配两个电池，两块电池直接并联使用，两块电池之间由于电压不是绝对相同，会存在一定的充放电现象，使供电系统出现问题，流量计停止流量的显示和计量功能。

因此为避免上述供电问题对流量计计量产生的影响。本实用新型提供了一种双电源开关转换电路，能够通过低成本转换电路实现两种电源之间的切换，同时还能保证仪表的持续供电，并且在多个电池并联时，也能保证电池之间不产生充放电现象，保证电池的使用寿命。

图1示出了本实用新型实施例所提供的一种双电源开关转换电路示意图。

在一些实施例中，如图1所示，双电源开关转换电路包括：第二电源模块200、总输出端V1和至少一个第一电源模块100，每个所述第一电源模块均包括第一电源BAT和开关器件Q1，所述第一电源BAT的输出端与所述开关器件Q1的第一端口相连，所述开关器件Q1的第二端口作为所述第一电源模块的输出端与所述总输出端相连；

所述第二电源模块200的输出端与所述总输出端V1以及每个所述第一电源模块100中开关器件Q1的所述控制端均相连。

示例性地，所述第一电源BAT可以是流量计的内置电池，一般是锂亚电池，该电池的输出电压约为3.6V，所述第二电源模块为给流量计提供外部供电的电源模块，主要存在于工业环境中。

通常情况下，流量计只需一个供电模块就可工作，也就是说流量计在正常工作时只需一个电源模块，在实际运用中通常是运用第二电源模块来给流量计供电。但是，外部供电难免存在不稳定性，在外部电源损坏的情况下，就需要位于流量计内部的通过为第一电源模块中的第一电源来供电，因此就会存在一个电源切换的过程，为了实现两种电源的快速切换，所以第二电源模块连接了开关器件Q1的控制端，而开关器件Q1的控制端可以控制所述开关器件的第一端口与第二端口是否导通。

在第二电源模块可以正常供电时，开关器件的第一端口与第二端口无法导通，也就是第一电源模块的线路不会导通，此时第二电源模块为流量计供电。当没有第二电源模块时或者第二电源模块无法正常使用时，开关器件Q1的控制端处没有电压，开关器件的第一端口与第二端口就会导通，因此就可以通过第一电源模块中的第一电源给流量计供电。通过上述开关器件Q1的开关作用，可以仅仅只依靠一个开关器件就能低成本地实现流量计的两种不同电源模块的切换。

在一些实施例中，所述第一电源模块100还包括：

第一电阻R1，一端与所述开关器件Q1的第二端口相连，另一端接地。所述第一电阻R1因为是与开关器件Q1共同连接在第一电源模块中的，所以能够对第一电源模块中的电流进行限制，从而保护第一电源模块中的元器件。

在一些实施例中，所述第二电源模块包括：

第二电源P1；

第二电阻R2，一端与所述第二电源P1的输出端相连另一端与所述开关器件的控制端相连；

第三电阻R3，一端与所述第二电阻R2的输出端相连，另一端接地。

示例性地，该第二电源P1可以是为流量计的外部供电电源，该外部供电电源的输出电压约为4V。

可以理解的是，由于可能存在第二电源P1的电压大于第一电源BAT电压的情况，因此设置了电阻R2和R3，为了防止第一电源BAT被击穿，同时还能对第二电源模块200中电路的电流起到分流作用。

在一些实施例中，所述第二电源电路还包括：

第一稳压二极管D1，正极A端与所述第二电源P1的输出端相连，负极K端与所述开关转换电路的总输出端相连。

可以理解的是，因为流量计想要正常稳定的工作就需要提供稳定的直流电流，因此为了保证第二供电模块中电流的稳定性，在第二电源P1的输出端连接了第一稳压二极管D1。

在一些实施例中，所述开关器件Q1可以为MOS管，因此开关器件Q1的第一端口为漏极，开关器件Q1的第二端口为MOS管的源极，开关器件Q1的控制端为MOS管的栅极。

可以理解的是，本实用新型能够利用MOS管的开关特性，仅仅依靠MOS管就实现了使得流量计在两种不同供电电源下自由切换，同时由于线路简单也能使得不同供电电源在切换时能够迅速切换，使流量计不存在供电空白期，同时由于MOS管的稳定性使得流量计在两种供电方式在切换时供电电路依然具有稳定性。

在一些实施例中，所述开关转换电路还包括：

第一电容C1，正极与所述双电源开关转换电路的总输出端相连，负极接地。

可以想到的是，开关转换电路总输出端V1输出的电压就是为流量计供电的实际电压，因此为了输出电压的均匀化，避免其他高频干扰，设置了第一电容C1，保证流量计获得稳定的供电。

并且，在实际的应用中，流量计内部可以包括不止第一电源模块，因此可以在第一电源模块的输出端继续并联一个第一电源模块，由于每个第一电源模块中都包括一个第一电源BAT以及开关器件Q1，因此通过此方法使得两个第一电源BAT不直接并联，从而减少两个第一电源BAT之间的充放电问题，能够保证电池的使用寿命。

图2示出了本实用新型实施例所提供的降压电路电路示意图。

在一些实施例中，如图2所示，所述的双电源开关转换电路，还包括降压电路，所述降压电路的总输出端作为所述第二电源P1的输出端；

所述降压电路包括：供电模块300、隔离芯片和输出模块400，所述供电模块300的输出端与所述隔离芯片的1脚相连，所述隔离芯片的2脚与所述输出模块的输入端相连，所述输出模块的输出端与所述降压电路的总输出端相连，所述隔离芯片的3脚和5脚接地。

在工业环境中，由于工业的供电系统常常只有24V的供电系统，而流量计所需的电源为3-4V的电源，因此需要设置一个降压电路将工业供电系统中的24V电压降至流量计所需的3-4V的电压。可以理解的是，运用型号为LM2596S的隔离芯片可以实现将24V的电压降至3-4V。

在一些实施例中，所述供电模块300包括：

顺次电连接的供电电源、第二稳压二极管以及自恢复保险丝，其中所述自恢复保险丝的输出端与所述隔离芯片的1脚相连；

热敏电阻RV1，一端与所述第二稳压二极管D2的负极相连，另一端接地；

第三稳压二极管D3，一端与所述自恢复保险丝的输出端相连，另一端接地；

第二电容C2，与所述第三稳压二极管D3并联。

可以想到的是，供电模块300中的热敏电阻RV1、第二稳压二极管D2以及自恢复保险丝F1的作用是对电路进行保护，热敏电阻RV1用于线路温度补偿和温差电偶冷端温度补偿，还能够对电路实现过热保护。第二稳压二极管D2的单向导通性能够对输入的供电电源进行稳压和整流。自恢复保险丝F1能够在电路发生过流时自动熔断，保护电路的元件，同时在对电路熔断后可以自行恢复，可以多次使用，降低电路成本。

示例性地，所述第三稳压二极管D3为双向稳压二极管，由于双向稳压二极管的特性，能够使电路在反向击穿时表现出依然稳压的特性，实现了电路的稳定。同时第二电容C2能够滤除供电模块300中的一些干扰信号，保证在供电模块300的输出端输出稳定的电压信号。

在一些实施例中，所述输出模块400包括：

电感器L1，一端与所述隔离芯片的2脚相连，另一端与所述降压电路的总输出端相连；

第四稳压二极管D4，负极与所述隔离芯片的2脚相连，正极接地；

第三电容C3，一端与所述电感器L1的输出端相连，另一端接地；

第四电容C4，正极与所述降压电路的总输出端相连，负极接地。

可以想到的是，电感器L1能够对输出模块400中的电流进行过滤，使输出模块400能够输出稳定的直流电流。并且第四稳压二极管D4的负极连接了隔离芯片的输出端，保证电流了不被分流。而第三电容C3同样可以滤除电路中的干扰信号。并且，输出模块400的输出端与降压电路的总输出端相连，同时在降压电路的总输出端连接一个第四电容C4，C4作为一个有极性电容，使得降压电路输出稳定的直流电压，保证之后为流量计供电时，能够使流量计正常使用。

在一些实施例中，所述降压电路还包括反馈模块500，其中所述反馈模块500包括：

第四电阻R4，一端与所述电感器的输出端相连，另一端与所述隔离芯片的4脚相连；

第五电阻R5，一端与所述第四电阻R4的输出端相连，另一端接地；

第五电容C5，与所述第四电阻R4并联。

可以理解的是，在L1的输出端又连接了一条反馈模块500，从L1输出的电信号经过并联的第四电阻R4、第五电容C5之后，重新输入到隔离芯片中，能够使得芯片对于电感器输出的电信号与隔离芯片输入、输出的电信号进行比较，并用比较所得的有效结果去控制输出。而第五电阻R5是为了限制反馈模块500的电流，对反馈模块内的电路进行保护。

从上述可知，通过上述的降压电路，能够使得工业中24V的电路降压成为流量计所需的3-4V之间的电压，并且降压电路的总输出端就是上述第二电源模块中的第二电源P1的输出端。因此，可以知道在流量计使用第二电源模块供电而进行工作时，工业电源需要先经过降压电路之后才能将给流量计进行供电，因此工业中，降压电路与第二电源模块是同时使用的。

示例性地，上述电路元件的规格可以参考下表：

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本实用新型的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气体超声波流量计双电源开关转换电路，其特征在于，包括：第二电源模块、总输出端和至少一个第一电源模块，每个所述第一电源模块均包括第一电源和开关器件，所述第一电源的输出端与所述开关器件的第一端口相连，所述开关器件的第二端口作为所述第一电源模块的输出端与所述总输出端相连；

所述第二电源模块的输出端与所述总输出端以及每个所述第一电源模块中开关器件的控制端均相连。

2.根据权利要求1所述的双电源开关转换电路，其特征在于，所述第一电源电路还包括：

第一电阻，一端与所述开关器件的第二端口相连，另一端接地。

3.根据权利要求1所述的双电源开关转换电路，其特征在于，所述第二电源模块包括：

第二电源；

第二电阻，一端与所述第二电源的输出端相连，另一端与所述开关器件的控制端相连；

第三电阻，一端与所述第二电阻的输出端相连，另一端接地。

4.根据权利要求3所述的双电源开关转换电路，其特征在于，所述第二电源模块还包括：

第一稳压二极管，正极与所述第二电源的输出端相连，负极与所述开关转换电路的总输出端相连。

5.根据权利要求3所述的双电源开关转换电路，其特征在于，包括：

所述开关器件为MOS管，其中所述第一端口为漏极，第二端口为源极，所述控制端为栅极。

6.根据权利要求1所述的双电源开关转换电路，其特征在于，所述电路还包括：

第一电容，正极与所述双电源开关转换电路的总输出端相连，负极接地。

7.根据权利要求1所述的双电源开关转换电路，其特征在于，还包括降压电路，所述降压电路的总输出端作为所述第二电源的输出端；

所述降压电路包括：供电模块、隔离芯片和输出模块，所述供电模块的输出端与所述隔离芯片的1脚相连，所述隔离芯片的2脚与所述输出模块的输入端相连，所述输出模块的输出端与所述降压电路的总输出端相连，所述隔离芯片的3脚和5脚接地。

8.根据权利要求7所述的双电源开关转换电路，其特征在于，所述供电模块包括：

顺次电连接的供电电源、第二稳压二极管以及自恢复保险丝，其中所述自恢复保险丝的输出端与所述隔离芯片的1脚相连；

热敏电阻，一端与所述第二稳压二极管的负极相连，另一端接地；

第三稳压二极管，一端与所述自恢复保险丝的输出端相连，另一端接地；

第二电容，与所述第三稳压二极管并联。

9.根据权利要求7所述的双电源开关转换电路，其特征在于，所述输出模块包括：

电感器，一端与所述隔离芯片的2脚相连，另一端与所述降压电路的总输出端相连；

第四稳压二极管，负极与所述隔离芯片的2脚相连，正极接地；

第三电容，一端与所述电感器的输出端相连，另一端接地；

第四电容，正极与所述降压电路的总输出端相连，负极接地。

10.根据权利要求9所述的双电源开关转换电路，其特征在于，所述降压电路还包括反馈模块，其中所述反馈模块包括：

第四电阻，一端与所述电感器的输出端相连，另一端与所述隔离芯片的4脚相连；

第五电阻，一端与所述第四电阻的输出端相连，另一端接地；

第五电容，与所述第四电阻并联。

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