專利名稱：雙電源自動切換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種雙電源自動切換裝置。
背景技術(shù)：
中國專利200310117184. 1^>開了一種帶自動l殳切和熱備用功能的雙路 電源智能無觸點開關(guān)，它是一種由微處理器控制的、用IGBT實現(xiàn)的雙電源自 動切換裝置。該裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，不利于推廣使用。
中國專利文獻(xiàn)CN2 741256公開了 一種單負(fù)載-雙電源切換控制器，具有 對三相供電電源的缺相檢測及保護(hù)切換功能，在正常電源發(fā)生故障時能自 動切換到備用電源繼續(xù)對負(fù)載供電；在電源恢復(fù)正常后能自動進(jìn)行反切換。
中國專利文獻(xiàn)CN101162850公開了一種雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝 置，包括控制裝置電源電路及參考電壓電路、電壓采集電路、電壓整定和 比較電路、延時整定和定時電路、繼電器驅(qū)動電路、電源顯示電路。整個 控制裝置通過優(yōu)化的模擬電路實現(xiàn)了雙電源自動轉(zhuǎn)換的邏輯控制功能。
上述現(xiàn)有技術(shù)的雙電源切換裝置采用觸點式開關(guān)，其常用電源與備用 電源間的切換速度達(dá)不到毫秒級，不能滿足重要場合的供電需要。
中國專利文獻(xiàn)CN1976165公開了 一種雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)控制裝置，該 電路包括控制電路，實現(xiàn)了雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的邏輯控制。該雙電源自 動切換裝置采用邏輯門電路，容易受電源脈沖的干擾而作出誤動作，可靠 性較低。

實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種切換速度達(dá)毫秒 級、無觸點且可靠性較好的固態(tài)雙電源自動切換裝置。
本實用新型所要解決的第二個技術(shù)問題是提供短路電流鎮(zhèn)定值為 450A,分?jǐn)鄷r間小于lms的固體雙電源自動切換裝置里，短路互感器采用空 心線圈，不易飽和，從而保證了大電流的可靠性。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種雙電源自動切換裝置，
包括中央控制單元、第一電源接線端、第二電源接線端和負(fù)載接線端； 其特點是還包括與第一電源接線端相連的第一電源檢測電路、與第二 電源接線端相連的第二電源檢測電路、第一光耦可控硅開關(guān)電路和第二光 耦可控硅開關(guān)電路；第 一電源檢測電路的輸出端接中央控制單元的第 一電 源檢測信號輸入端；第二電源檢測電路的輸出端接中央控制單元的第二電 源檢測信號輸入端；中央控制單元的第 一電源輸出控制端接第一光耦可控 硅開關(guān)電路的控制輸入端，中央控制單元的第二電源輸出控制端接第二光 耦可控硅開關(guān)電路的控制輸入端；第 一電源接線端接第一光耦可控硅開關(guān) 電路的電源輸入端，第二電源接線端接第二光耦可控硅開關(guān)電路的電源輸 入端；第 一光耦可控硅開關(guān)電路和第二光耦可控硅開關(guān)電路的電源輸出端 接負(fù)載接線端。
當(dāng)中央控制單元分別根據(jù)第 一 電源檢測電路和第二電源檢測電路測得 第 一電源接線端和第二電源接線端都有電源輸入時，以及在測得第 一電源 接線端有電源輸入，而第二電源接線端無電源輸入時，中央控制單元控制 第一光耦可控硅開關(guān)電路導(dǎo)通，控制第二光耦可控硅開關(guān)電路斷開，第一 電源接線端向負(fù)載接線端供電。
當(dāng)測得第一電源接線端無電源輸入，而第二電源接線端有電源輸入時， 中央控制單元控制第一光耦可控硅開關(guān)電路斷開，同時控制第二光耦可控 硅開關(guān)電路導(dǎo)通，第二電源接線端向負(fù)載接線端供電。
本實用新型具有積極的效果(l)本實用新型中，中央控制單元分別 根據(jù)第一電源檢測電路和第二電源檢測電路檢測第一電源接線端(用于連 接常用電源)和第二電源接線端(用于連接備用電源)的供電狀態(tài)，當(dāng)?shù)?一電源接線端突然不能供電時，中央控制單元以毫秒級切換速度控制第二 光耦可控硅開關(guān)電路導(dǎo)通，使第二電源接線端向負(fù)載接線端供電。其中， 第 一光耦可控硅開關(guān)電路和第二光耦可控硅開關(guān)電^^采用可控硅作為開關(guān) 件，實現(xiàn)了以無觸點方式進(jìn)行開關(guān)動作，確保了電源切換的可靠性，且可 控硅作為開關(guān)件，具有較長的使用壽命。短路互感器采用空心互感器，保 證短路分?jǐn)嗄芰_(dá)l OKA以上。


圖1為本實用新型的雙電源自動切換裝置的電路框圖； 圖2為本實用新型的雙電源自動切換裝置的電原理圖。
具體實施方式
(實施例1 )
見圖1-2,本實施例的雙電源自動切換裝置用于雙交流電源的自動切 換，其包括中央控制單元9即單片機IC5、第一電源接線端LA、第二電源接 線端U、與第一電源接線端LA相對應(yīng)的第一零線接線端NA、第二零線接線端
零線端N、與第一電源接線端L相連的第一電源檢測電路1、與第二電源接線 端U相連的第二電源檢測電路2、第一光耦可控硅開關(guān)電路3、第二光耦可控 硅開關(guān)電路4和直流電源模塊電路。
第 一 電源檢測電路l的輸出端接中央控制單元9的第 一 電源檢測信號輸 入端(即單片機IC5的第2腳)；第二電源檢測電路2的輸出端接中央控制單 元9的第二電源檢測信號輸入端(即單片機IC5的第3腳)；中央控制單元9的 第一電源輸出控制端(即單片機IC5的第7腳)接第一光耦可控硅開關(guān)電路3 的控制輸入端，中央控制單元9的第二電源輸出控制端(即單片機IC5的第6 腳)接第二光耦可控硅開關(guān)電路4的控制輸入端；第一電源接線端LA接第一 光耦可控硅開關(guān)電路3的電源輸入端，第二電源接線端LB接第二光耦可控硅 開關(guān)電路4的電源輸入端；第一光耦可控硅開關(guān)電路3和第二光耦可控硅開 關(guān)電路4的電源輸出端接負(fù)載接線端L。
當(dāng)中央控制單元9分別根據(jù)第一電源檢測電路1和第二電源檢測電路2 測得第一電源接線端LA和第二電源接線端LB都有電源輸入時(此時單片機 IC5的第2和3腳呈高電平，即高于l. 7V),以及在測得第一電源接線端LA有 電源輸入，而第二電源接線端LB無電源輸入時(此時單片機IC5的第3腳呈 低電平，即低于l. 7V)，中央控制單元9控制第一光耦可控硅開關(guān)電路3導(dǎo)通， 控制第二光耦可控硅開關(guān)電路4斷開，第一電源接線端LA向負(fù)載接線端L供 電。
當(dāng)測得第一電源接線端LA無電源輸入，而第二電源接線端LB有電源輸 入時，中央控制單元9控制第一光耦可控硅開關(guān)電路3斷開，同時控制第二 光耦可控硅開關(guān)電路4導(dǎo)通，第二電源接線端LB向負(fù)載接線端L供電。
所述中夬控制單元9的過流短路檢測端連接有過流短路檢測電路8;過 流短路檢測電路8包括過流互感器H1和短路互感器H2，其設(shè)于負(fù)載接線端L 所在負(fù)載回路的線路上，具體實施時，其設(shè)于零線上；當(dāng)通過過流互感器 H1或短路互感器H2測得所述負(fù)載回路存在過流或短路時，中央控制單元9控 制第一光耦可控硅開關(guān)電路3和第二光耦可控硅開關(guān)電路4斷開。
直流電源模塊電路包括有D1、 D3、 D4、 Cl、 C4和R8構(gòu)成的半波整流 電路；該半波整流電路的正才及輸出端與 一變壓器T1的初級線圈的一端相連， 初級線圈的另一端與一型號為TNY-253P的電源模塊IC4的電源輸入端(第5腳)相連；變壓器T1的次級線圏兩端依次連接有第五半波整流電路和三端穩(wěn) 壓器BG1。第五半波整流電i 各由二^f及管D5、電容C6和C7、電阻R9構(gòu)成。電源 模塊IC4的第5腳與第6 - 8腳及第2 - 3腳之間串接有電容CIO，電源模塊IC4 的第1腳與第6 - 8腳及第2 - 3腳之間串接有電容C9，電源模塊IC4的第2 - 3 腳串接電容C11后接三端穩(wěn)壓器BG1的零電位端。
所述中央控制單元9的開關(guān)控制輸入端(即單片機IC5的第5腳)連接有 用于控制中央控制單元9的按鈕開關(guān)電路7。按鈕開關(guān)電路7包括 一端與單 片機IC5的第5腳相連的按鈕S,按鈕S的另一端接三端穩(wěn)壓器BG1的零電位 端。控制單元9的開關(guān)控制輸入端(即單片機IC5的第5腳)，同時連接著消 防接口IO。
所述第一光耦可控珪開關(guān)電路3包括由三極管BG2和電阻R14構(gòu)成的第 一光耦驅(qū)動電路、與第一光耦驅(qū)動電路相連的第三光耦I(lǐng)C3和第一雙向可控 硅BG6;第三光耦I(lǐng)C3的輸出端(第4腳)與第一雙向可控硅BG6的門極即第 一光耦可控硅開關(guān)電路3的控制輸入端相連，第一雙向可控硅BG6的陰極即 第一光耦可控硅開關(guān)電路3的電源輸入端接第一電源接線端LA;第一雙向可 控硅BG6的陽極即第一光耦可控硅開關(guān)電路3的電源輸出端接負(fù)載接線端L。
第一光耦驅(qū)動電路中，三極管BG2的集電極接第三光耦I(lǐng)C3的第2腳，三 極管BG2的基極串接電阻R14后接單片機IC5的第7腳(即中央控制單元9的第 一電源輸出控制端)。第三光耦I(lǐng)C3的第1腳串接電阻R6和發(fā)光二極管DZ2后 接三端穩(wěn)壓器BG1的輸出端。三端穩(wěn)壓器BG1的輸出端與零電位端之間設(shè)有 用于濾除高頻噪聲的電容C5和C8。第三光耦I(lǐng)C3的第6腳串接降壓電阻R10后 接第一電源接線端L"
所述笫二光耦可控硅開關(guān)電路4與第 一光耦可控硅開關(guān)電路3的結(jié)構(gòu)相 同，包括第二光耦驅(qū)動電路、與第二光耦驅(qū)動電路相連的第四光耦I(lǐng)C7和 第二雙向可控硅BG7;第四光耦I(lǐng)C7的輸出端接第二雙向可控硅BG7的門極即 第二光耦可控硅開關(guān)電路4的控制輸入端，第二雙向可控硅BG7的陰極即第 二光耦可控硅開關(guān)電路4的電源輸入端接第二電源接線端LB;第二雙向可控 硅BG7的陽極即第二光耦可控硅開關(guān)電路4的電源輸出端接負(fù)載接線端L。
所述過流短鴻"f全測電路8還包括運放IG6、由二極管D12、電容C13、 電阻R23和R25構(gòu)成的半波整流濾波電路和由二才及管D13、 D14、 D15、 D16、 電容C14、電阻R19構(gòu)成的全波整流濾波電路；運放IG6包括第一反向輸入 端(第2腳)、第二反向輸入端(第6腳)、第一反向輸出端(第l腳)和第二 反向輸出端(第7腳)；過流互感器H1和短路互感器H2分別經(jīng)半波整流濾波 電路和全波整流濾波電路后，分別接運放IG6的第一反向輸入端和第二反向 輸入端，運放IG6的第一反向輸出端和第二反向輸出端接中央控制單元9的過流短路檢測端(即單片機IC5的第4腳)。單片機IC5的第1腳為直流電源端， 其接三端穩(wěn)壓器BG1的輸出端。單片機IC5的第8腳為零電位端。
當(dāng)所在負(fù)載回路存在過流時，過流互感器H1產(chǎn)生成電壓信號，該電壓 信號經(jīng)D12、 R13、 C13半波整流濾波電路送入運方文IC6的第一反向輸入端， 運放IC6的第一反向輸出端輸出低電平，從而使中央控制單元9的過流檢測 端呈低電平，中央控制單元9控制第一光耦可控硅開關(guān)電路3和第二光耦可 控硅開關(guān)電路4斷開。
所述第一電源檢測電路l包括第一光耦I(lǐng)C1，第一電源接線端LA與第 一光耦I(lǐng)C1的輸入端(第l腳)相連，第一光耦I(lǐng)C1的輸出端(第3腳)接中 央控制單元9的第一電源檢測信號輸入端。第一光耦I(lǐng)C1的輸出端還設(shè)有由 電阻R3和電容C2構(gòu)成的RC延時電路，其中，R3 = IOKQ，電容C2-luf，因此其 時間常數(shù)RC-10ms。即在10ms以內(nèi)，電容"的輸出電壓將從2. IV降至I. 7V 以下，從而使單片機IC5的第2腳呈低電平，而此時單片機IC5的第3腳呈高 電平，單片機IC5控制第一光耦可控硅開關(guān)電路3斷開，同時控制第二光耦 可控硅開關(guān)電路4導(dǎo)通，第二電源接線端LB向負(fù)載接線端L供電。本實用新 型的RC延時電路保證了雙電源切換的時間小于10ms。
所述第二電源檢測電路2包括第二光耦I(lǐng)C2和與第二電源接線端LB相 連的第三半波整流驅(qū)動電路；第三半波整流驅(qū)動電路與第二光耦I(lǐng)C2的輸入 端(第l腳)相連，第二光耦I(lǐng)C2的輸出端(第3腳)接中央控制單元9的第 二電源檢測信號輸入端。
當(dāng)所在負(fù)載回路存在短路時，短路互感器H2產(chǎn)生感應(yīng)電壓，該電壓信 號經(jīng)D13、 D14、 D15、 D16快速二極管向CM充電，其電壓送入運放IC6的第 二反向輸入端，運放IC6的第二反向輸入端輸出低電平，從而使中央控制單 元9的短路;險測呈低電平，中央控制單元9控制第一光耦開關(guān)電路3和第二光 耦可控硅開關(guān)電路4斷開?；ジ衅鱄2是空心線圈，不會磁飽和，因此，只要 大于450A的短路電流，如10KA也能起短路保護(hù)，用斷路器的概念，其短路 分?jǐn)嗄芰?yīng)大于10KA。
權(quán)利要求1、一種雙電源自動切換裝置，包括中央控制單元(9)、第一電源接線端(LA)、第二電源接線端(LB)和負(fù)載接線端(L)；其特征在于還包括與第一電源接線端(LA)相連的第一電源檢測電路(1)、與第二電源接線端(LB)相連的第二電源檢測電路(2)、第一光耦可控硅開關(guān)電路(3)和第二光耦可控硅開關(guān)電路(4)；第一電源檢測電路(1)的輸出端接中央控制單元(9)的第一電源檢測信號輸入端；第二電源檢測電路(2)的輸出端接中央控制單元(9)的第二電源檢測信號輸入端；中央控制單元(9)的第一電源輸出控制端接第一光耦可控硅開關(guān)電路(3)的控制輸入端，中央控制單元(9)的第二電源輸出控制端接第二光耦可控硅開關(guān)電路(4)的控制輸入端；第一電源接線端(LA)接第一光耦可控硅開關(guān)電路(3)的電源輸入端，第二電源接線端(LB)接第二光耦可控硅開關(guān)電路(4)的電源輸入端；第一光耦可控硅開關(guān)電路(3)和第二光耦可控硅開關(guān)電路(4)的電源輸出端接負(fù)載接線端(L)；當(dāng)中央控制單元(9)分別根據(jù)第一電源檢測電路(1)和第二電源檢測電路(2)測得第一電源接線端(LA)和第二電源接線端(LB)都有電源輸入時，以及在測得第一電源接線端(LA)有電源輸入，而第二電源接線端(LB)無電源輸入時，中央控制單元(9)控制第一光耦可控硅開關(guān)電路(3)導(dǎo)通，控制第二光耦可控硅開關(guān)電路(4)斷開，第一電源接線端(LA)向負(fù)載接線端(L)供電；當(dāng)測得第一電源接線端(LA)無電源輸入，而第二電源接線端(LB)有電源輸入時，中央控制單元(9)控制第一光耦可控硅開關(guān)電路(3)斷開，同時控制第二光耦可控硅開關(guān)電路(4)導(dǎo)通，第二電源接線端(LB)向負(fù)載接線端(L)供電。
2、 權(quán)利要求l所述的雙電源自動切換裝置，其特征在于所述中央控 制單元(9)的過流短路檢測端連接有過流短路檢測電路(8);過流短路檢 測電路(8)包括設(shè)于負(fù)載接線端(L)所在負(fù)載回路的線路上的過流互感 器(HI)和短路互感器(H2);當(dāng)通過過流互感器(HI)或短路互感器(H2) 測得所述負(fù)載回路存在過流或短路時，中央控制單元(9)控制第一光耦可控硅開關(guān)電路(3)和第二光耦可控硅開關(guān)電路(4)斷開。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙電源自動切換裝置，其特征在于所 述中央控制單元(9)的開關(guān)控制輸入端連接有用于控制中央控制單元(9) 停機或開機的按鈕開關(guān)電路(7)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙電源自動切換裝置，其特征在于所述第 一光耦可控^佳開關(guān)電^" ( 3)包括第一光耦驅(qū)動電i 各、與第一光耦驅(qū)動電 路相連的第三光耦(IC3)和第一雙向可控硅(BG6);第三光耦(IC3)的輸出端與第一雙向可控硅(BG6)的門極即第一光 耦可控硅開關(guān)電路(3)的控制輸入端相連，第一雙向可控硅(BG6)的陰 極即第一光耦可控硅開關(guān)電路(3)的電源輸入端接第一電源接線端(La); 第一雙向可控硅(BG6)的陽極即第一光耦可控硅開關(guān)電路(3)的電源輸 出端接負(fù)載接線端(L);所述第二光耦可控硅開關(guān)電路(4)包括第二光耦驅(qū)動電路、與第二 光耦驅(qū)動電路相連的第四光耦(IC7)和第二雙向可控硅(BG7);第四光耦(IC7)的輸出端接第二雙向可控硅(BG7)的門極即第二光 耦可控硅開關(guān)電路(4)的控制輸入端，第二雙向可控硅(BG7)的陰極即 第二光耦可控硅開關(guān)電路(4)的電源輸入端接第二電源接線端(Lb);第二 雙向可控硅(BG7)的陽極即第二光耦可控硅開關(guān)電路(4)的電源輸出端 接負(fù)載接線端(L)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的雙電源自動切換裝置，其特征在于所 述過流短路檢測電路(8)還包括運放(IG6)、半波整流濾波電路和全波 整流濾波電路；運放(IG6)包括第一反向輸入端、第二反向輸入端、第 一反向輸出端和第二反向輸出端；過流互感器(Hl)和短路互感器(H2)分別經(jīng)半波整流濾波電路和全 波整流濾波電路后，分別接運放(IC6)的第一反向輸入端和第二反向輸入 端，運放(IC6)的第一反向輸出端和第二反向輸出端接中央控制單元(9) 的過流短路4企測端；當(dāng)所在負(fù)載回路存在過流或短路時，過流互感器(Hl)或短路互感器 (H2)感生成相應(yīng)的電壓信號，該電壓信號經(jīng)半波整流濾波電路或全波整 流濾波電路送入運放(IC6)的第一反向輸入端或第二反向輸入端，運放(IG6)的第一反向輸出端或第二反向輸出端輸出低電平，從而使中央控制 單元(9)的過流短路檢測端呈低電平，中央控制單元(9)控制第一光耦 可控硅開關(guān)電路(3)和第二光耦可控硅開關(guān)電路(4)斷開。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的雙電源自動切換裝置，其特征在于 所述第一電源檢測電路(1)包括第一光耦(IC1 )，第一電源接線端(La) 與第一光耦UC1)的輸入端相連，第一光耦(IC1)的輸出端接中央控制 單元(9)的第一電源;險測信號輸入端；所述第二電源檢測電路(2)包括第二光耦(IC2)和與第二電源接 線端(LB)相連的第三半波整流驅(qū)動電路；第三半波整流驅(qū)動電路與第二光 耦(IC2)的輸入端相連，第二光耦(IC2)的輸出端接中央控制單元(9) 的第二電源檢測信號輸入端。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙電源自動切換裝置，其特征在于第一光 耦(IC1 )的輸出端還設(shè)有RC延時電路,該RC延時電路的時間常數(shù)RC < 1 Oms 。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙電源自動切換裝置，其特征在于短路互 感器(H2)采用空心線圈。
專利摘要本實用新型涉及一種雙電源自動切換裝置。其包括中央控制單元、第一電源檢測電路、第二電源檢測電路、第一光耦可控硅開關(guān)電路和第二光耦可控硅開關(guān)電路；第一光耦可控硅開關(guān)電路和第二光耦可控硅開關(guān)電路的電源輸出端接負(fù)載接線端。中央控制單元分別根據(jù)第一電源檢測電路和第二電源檢測電路檢測第一電源接線端(用于接常用電源)和第二電源接線端(用于接備用電源)的供電狀態(tài)，當(dāng)?shù)谝浑娫唇泳€端突然不能供電時，中央控制單元以毫秒級切換速度控制第二光耦可控硅開關(guān)電路導(dǎo)通，使第二電源接線端向負(fù)載接線端供電。其中，采用可控硅作為開關(guān)件，實現(xiàn)了無觸點式開關(guān)，確保了雙電源之間的切換速度能達(dá)毫秒級。
文檔編號H02J9/06GK201312140SQ20082017711
公開日2009年9月16日 申請日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者黃春宇 申請人:黃春宇