專利名稱：一種智能雙直流電源無縫自動切換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動化控制工程領(lǐng)域，具體涉及ー種帶有供電狀態(tài)監(jiān)測功能的雙直流電源無縫自動切換裝置。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和高端精密裝置的應(yīng)用，對電能質(zhì)量及供電可靠性提出更高要求，對于醫(yī)院、商場、銀行、化工、高層建筑、軍事設(shè)施、消防等重要場合都要求配備兩路電源來保證供電的可靠性，尤其是在以上特殊場合中又涉及 到自動化控制工程領(lǐng)域的設(shè)備，就更需要配備兩路甚至多路電源，并且能夠在兩路電源之間進(jìn)行可靠轉(zhuǎn)換的裝置，保證供電不間斷，以滿足設(shè)備的正常運行，同時保證對運行設(shè)備的監(jiān)測和控制工作的不間斷性。常見的有ー些電子儀器需要對隨機(jī)存儲器RAM中的數(shù)據(jù)進(jìn)行不掉電保護(hù)，另ー種情況下就是時鐘電路繼續(xù)記錄時間信息的不掉電保護(hù)。目前，備用電源的切換一般采取以下方式
I.備用式當(dāng)切換單元檢測到停電后，切換到備用電源。該備用電源存在著以下問題(1)切換需要一定的時間，有可能引起設(shè)備重啟；(2)備用電源多數(shù)采用電池供電的方式，需定期檢測并更換電池，同時造價較高；2.在線式備用電源始終與設(shè)備連接，但其輸出電壓略低于外部供電電源，因此當(dāng)外部電源供電正常時備用電源不能向設(shè)備輸出電力，當(dāng)出現(xiàn)停電或外部供電電壓不足吋，備用電源就會對設(shè)備供電。該方式因備用電源一直處于待供電狀態(tài)，存在電能損耗較大，不利于節(jié)約能源的問題。以上兩種電源切換方式均不能完全保證電源的無縫切換。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利公開號CN201750208U，
公開日為2011.02. 16，專利名稱為帶備用蓄電池的嵌入式設(shè)備雙電源自動切換電路，該專利自述為“該電路設(shè)有兩套供電電源，由AC/DC市電220V轉(zhuǎn)換模塊與備用蓄電池組成，由嵌入式設(shè)備的微處理器實時檢測市電的供電狀態(tài)以及蓄電池的電量，市電供電狀態(tài)檢測信號和備用蓄電池的電量檢測信號分別與MCU的端ロ相連，通過MCU實現(xiàn)對繼電器線圈通斷的控制來實現(xiàn)電源切換和備用蓄電池的充、放電管理”。其不足之處是該電路雙路電源其中一路為蓄電池供電，存在著使用壽命、長時間供電能力不足和對蓄電池充、放電管理繁瑣的問題，無法實現(xiàn)對兩路電源供電情況進(jìn)行實時監(jiān)測的功能，由于有繼電器的存在，無法完全達(dá)到兩路電源無縫切換的目的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可實現(xiàn)遠(yuǎn)程供電狀態(tài)監(jiān)測的自動無縫切換的雙電源自動切換裝置。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明由電阻、發(fā)光二極管、ニ極管、穩(wěn)壓管、電壓比較器、場效應(yīng)管、高精度大電流功率開關(guān)、反向器、微控制器、CAN收發(fā)器構(gòu)成，其特征是主電源(Vl)引出4個連接點，主電源第I連接點與第一電流功率開關(guān)(U5)的+Vbb端ロ連接；主電源第2連接點與第一電阻(Rl)的一端連接，第一電阻(Rl)的另一端和第一發(fā)光二極管(Dl)的一端連接，第一發(fā)光二極管(Dl)的另一端接地；主電源第3連接點與第一ニ極管(D2)的陽極相連；主電源第4連接點與第二ニ極管(D3)的陽極相連，第二ニ極管(D3)的陰極與第五電阻(R5)的一端連接，第五電阻(R5)的另一端與第十電阻(RlO)的一端連接，第十電阻(RlO)的另一端接地，其中在第五電阻(R5)、第十電阻(RlO)之間引出連接點，與第一電壓比較器(Ul)的第3引腳和第二電壓比較器(U2)的第2引腳相 連；第一ニ極管(D2)的陰極引出5個連接點，第一ニ極管第I連接點與第四電阻(R4)的一端連接，第四電阻(R4)的另一端和第一穩(wěn)壓管(D4)陽極連接，第一穩(wěn)壓管(D4)負(fù)極接地，在第四電阻(R4)與第一穩(wěn)壓管(D4)之間引出連接點，與第二電壓比較器(U2)的第3引腳相連；第一ニ極管第2連接點與第六電阻(R6)的一端連接，第六電阻(R6)的另一端和第二穩(wěn)壓管(D5)的正極連接，第二穩(wěn)壓管(D5)的負(fù)極接地，在第六電阻(R6)與第二穩(wěn)壓管(D5)之間引出連接點，與第一電壓比較器(Ul)的第2引腳相連；第一ニ極管第3連接點與第一電壓比較器(Ul)的第I引腳、第二電壓比較器(U2)的第I引腳，第三電壓比較器(U3)的第I引腳、第四電壓比較器(U4)的第I引腳相連，第一電壓比較器(Ul)的第4引腳、第二電壓比較器(U2)的第4引腳、第三電壓比較器(U3)的第4引腳、第四電壓比較器(U4)的第4引腳接地；第一ニ極管第4連接點與第二電阻(R2)的一端連接，第二電阻(R2)的另一端和第三穩(wěn)壓管(D6)的陽極連接，第三穩(wěn)壓管(D6)的陰極接地，在第二電阻(R2)和第三穩(wěn)壓管(D6)之間引出連接點，與第一電壓比較器(Ul)的第5引腳、第二電壓比較器(U2)的第5引腳、第一場效應(yīng)管(Ql)的柵極G、第二場效應(yīng)管(Q2)的柵極G、第九電阻(R9)的一端、第四穩(wěn)壓管(D7)的陽極、第一反向器(U7)的輸入端連接，第九電阻(R9)的另一端、第四穩(wěn)壓管(D7)的陰極接地；第一ニ極管第5連接點與第三電阻(R3)的一端連接，第三電阻(R3)的另一端和第ニ場效應(yīng)管(Q2)的漏極D相連；場效應(yīng)管Ql的源極S接地，漏極D與第一高精度大電流功率開關(guān)(U5)的IN端相連；場效應(yīng)管Q2的源極S接地，漏極D分別與第三場效應(yīng)管(Q3)的柵極G、第七電阻(R7)的一端、第五穩(wěn)壓管(D8)的陽極相連，第七電阻(R7)的另一端、第五穩(wěn)壓管(D8)的陰極接地。第三場效應(yīng)管(Q3)的源極S接地，漏極D與第二高精度大電流功率開關(guān)(U6)的IN端相連。輔電源(V2)引出4個連接點，輔電源第I連接點與第二高精度大電流功率開關(guān)(U6)的+Vbb端ロ連接；輔電源第2引出點與第十一電阻(Rll)的一端連接，第十一電阻(Rll)的另一端和第二發(fā)光二極管(DlO)的一端連接，第二發(fā)光二極管(DlO)的另一端接地；輔電源第3引出點與第三ニ極管(Dll)的陽極相連；
輔電源第4引出點與第四ニ極管(D12)的陽極相連，第四ニ極管(D12)的陰極與第十五電阻(R15)的一端連接,第十五電阻(R15)的另一端與第十六電阻(R16)的一端連接，第十六電阻(R16)的另一端接地，其中在第十五電阻(R15)、第十六電阻(R16)之間引出連接點，與第三電壓比較器(U3)的第3引腳和第四電壓比較器(U4)的第2引腳相連；第三ニ極管(Dll)的陰極引出4個連接點，第三ニ極管第I連接點與第十二電阻(R12)的一端連接，第十二電阻(R12)的另一端和第六穩(wěn)壓管(D13)的陽極連接，第六穩(wěn)壓管(D13)的負(fù)極接地，在第十二電阻(R12)與第六穩(wěn)壓管(D13)連接處引出連接點，與第五電壓比較器(U5)的第3引腳相連；第三ニ極管第2引出點與第十三電阻(R13)的一端連接，第十三電阻(R13)的另ー端和第七穩(wěn)壓管(D14)的正極連接，第七穩(wěn)壓管(D14)的負(fù)極接地，在第十三電阻(R13)與第七穩(wěn)壓管(D14)連接處引出連接點，與第三電壓比較器(U13)的第2引腳相連；第三ニ極管第3引出點與第三電壓比較器(U3)的第I引腳、第四電壓比較器(U4) 的第I引腳相連；第三ニ極管第4引出點與第十四電阻(R14)的一端連接，第十四電阻(R14)的另一端和第八穩(wěn)壓管(D15)的陽極連接，第八穩(wěn)壓管(D15)的陰極接地，在第十四電阻(R14)和第八穩(wěn)壓管(D15)之間引出連接點，與第三電壓比較器(U3)的第5引腳、第四電壓比較器(U4)的第5引腳、第十七電阻(R17)的一端、第十八電阻(R18)的一端連接，第十七電阻(R17)的另一端接地、第十八電阻(R18)的另一端分別與第九穩(wěn)壓管(D16)的陽極、第二反向器(U8)的輸入端連接，第九穩(wěn)壓管(D16)的陰極接地；第一高精度大電流功率開關(guān)(U5)的OUT端連接第八電阻(R8)的一端、第八電阻(R8)的另一端連接第三發(fā)光二極管(D9)的陽極，第三發(fā)光二極管(D9)的陰極接地，第一高精度大電流功率開關(guān)(U5)的IS端連接第二十電阻(R20)的一端、第二十電阻(R20)的另ー端接地；第二高精度大電流功率開關(guān)(U6)的OUT端連接第十九電阻(R19)的一端、第十九電阻(R19)的另一端連接第四發(fā)光二極管(D17)的陽極，第四發(fā)光二極管(D17)的陰極接地，第二高精度大電流功率開關(guān)(U6)的IS端連接第二十四電阻(R24)的一端、第二十四電阻(R24)的另一端接地。第一反向器(U7)的輸出端與微控制器(U9)的PAl引腳連接，第二反向器(U8)的輸出端與微控制器(U9)的PAO引腳連接，微控制器(U8)的PM0/RXCAN3引腳與CAN收發(fā)器(U9)的CRXD引腳連接、微控制器(U8)的PM0/TXCAN3引腳與CAN收發(fā)器(U9)的CTXD引腳連接最終由CAN收發(fā)器U9將信號傳送至遠(yuǎn)端設(shè)備顯示。主電源(Vl)供電正常的情況下，通過第一電壓比較器(U1)、第二電壓比較器(U2)、第一場效應(yīng)管(Q1)，保證第一高精度大電流功率開關(guān)(U5)處于導(dǎo)通狀態(tài)，第一高精度大電流功率開關(guān)(U5)輸出為主電源Vl直流電，同時通過第三發(fā)光二極管(D9)進(jìn)行指示。主電源(Vl)供電正常的情況下，通過第三電壓比較器(U3)、第四電壓比較器(U4)、第二場效應(yīng)管(Q2)、第三場效應(yīng)管(Q3)，保證第二高精度大電流功率開關(guān)(U6)處于截止?fàn)顟B(tài)，輔電源V2不提供直流電，同時通過發(fā)光第四ニ極管(D17)指示。第一電壓比較器(Ul)的第5引腳與第二電壓比較器(U2)的第5引腳相連，為第一場效應(yīng)管(Ql)的柵極G提供開啟電壓，同時為第一反向器(U7)提供固定電壓的直流電；所述第三電壓比較器(U3)的第5引腳與第四電壓比較器(U4)的第5引腳相連，為第二反向器(U8)提供固定電壓的直流電。第一場效應(yīng)管(Ql)控制第一高精度大電流功率開關(guān)(U5)的通斷；所述第三場效應(yīng)管(Q3)控制第二高精度大電流功率開關(guān)(U6)的通斷。主電源的供電電壓區(qū)間為{20V，28V}，輔電源的供電電壓區(qū)間為{20V，28V}。電壓比較器為窗ロ電壓比較器。 微控制器(U9)采用的型號為AT90CAN 系列、P8XC592、82C200、82526、82527、MC9S08 系列、MC9S12 系列或 72005。CAN 收發(fā)器(UlO)采用的型號為IS01050、PCA82C251、CTM1050、ADM3054 或MAX13041。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明電源切換無間隙，保證連續(xù)不間斷提供直流電?？刂撇糠植捎迷鰪?qiáng)型MOSFET為電壓驅(qū)動，工作時基本不增加原系統(tǒng)功耗。在切換動作完畢后，輔電源通過高精度大電流功率開關(guān)對設(shè)備供電，能量損失極小。當(dāng)主電源超出工作范圍后，輔電源V2快速自動完成電源轉(zhuǎn)換工作，電源工作狀態(tài)可通過對微控制器實施程序編寫，通過CAN收發(fā)器傳輸功能，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測的目的。采用器件均為切換控制器件，無大功率、高壓等特殊要求，因此本發(fā)明具有效率高、電路簡單可靠、成本低、能耗低、適應(yīng)性強(qiáng)、利于遠(yuǎn)程監(jiān)測的優(yōu)點。
圖I為本發(fā)明智能雙直流電源無縫自動切換裝置電路圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實例對本發(fā)明作更詳細(xì)的描述如圖一所示主電源供電時,通過Ql控制U5的通斷,實現(xiàn)主電源Vl供電，同時,通過Ql控制Q2的通斷，再通過Q2控制Q3的通斷，由Q3控制U6的通斷，確保主電源Vl供電時輔電源V2處于斷電狀態(tài)。主電源Vl的電壓范圍由Ul實現(xiàn)控制，當(dāng)主電源Vl電壓超出指定電壓范圍時，主電源Vl供電切斷的同時轉(zhuǎn)化為輔電源V2供電模式。主、輔電源単獨供電時，分別由D9、D17發(fā)光二極管指示主、輔電源供電，同時主、輔電源分別供電的信息經(jīng)反向器U7和U8由Statel和State2傳輸至U9微控制器，然后可通過CAN收發(fā)器UlO傳輸至監(jiān)測部位。本發(fā)明進(jìn)ー步具體為I.主電源Vl提供直流電。主電源Vl供電具體由U1、U2電壓比較器來實現(xiàn)，采用的是窗ロ電壓比較器的形式，上限電壓由R4和D4得到，下限電壓由R6和D5得到，輸入端電壓由R5、R10得到。主電源Vl在工作范圍內(nèi)時U1、U2輸出端為高電平，超出工作范圍電壓后，U1、U2輸出端為低電平。2.場效應(yīng)管Ql的通斷由電壓比較器U1、U2控制。當(dāng)主電源Vl處于正常工作電壓范圍內(nèi)時，電壓比較器U1、U2的輸出端與場效應(yīng)管Ql的柵極G相連，輸出端為高電平，保證場效應(yīng)管Ql處于導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)主電源Vl工作電壓超出規(guī)定范圍后，電壓比較器U1、U2輸出低電平，控制Ql處于斷開狀態(tài)。
3.場效應(yīng)管Q2的通斷由電壓比較器U1、U2控制。當(dāng)主電源Vl處于正常工作電壓范圍內(nèi)吋，電壓比較器U1、U2的輸出端與場效應(yīng)管Q2的柵極G相連，輸出端為高電平，保證場效應(yīng)管Q2處于導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)主電源Vl工作電壓超出規(guī)定范圍后，電壓比較器U1、U2輸出低電平，控制Q2處于斷開狀態(tài)。4.場效應(yīng)管Q3的通斷由場效應(yīng)管Q2控制。Q2的漏極D與Q3的柵極G相連，當(dāng)主電源Vl處于工作狀態(tài)時，Q2導(dǎo)通，從而Q2的漏極D處于低電平狀態(tài)，即Q3的柵極G處于低電平狀態(tài)，Q3處于斷開狀態(tài)，Q3的漏極D處于高電位狀態(tài)。反之，Q2處于斷開狀態(tài)時Q3處于導(dǎo)通狀態(tài)。
5.高精度大電流功率開關(guān)U5的通斷由效應(yīng)管Ql控制。當(dāng)主電源Vl工作在規(guī)定范圍內(nèi)，Ql保持接通狀態(tài)，Ql的漏極D接地，從而使高精度大電流功率開關(guān)U5的IN端接地，保證高精度大電流功率開關(guān)U5處于導(dǎo)通狀態(tài)，實現(xiàn)主電源Vl供電。6.高精度大電流功率開關(guān)U6的通斷由效應(yīng)管Q3控制。當(dāng)主電源Vl工作在規(guī)定范圍內(nèi)，Q2保持接通狀態(tài)，Q2的漏極D為低電平，低電平送至Q3的柵極G保證Q2處于斷開狀態(tài)，Q2的漏極D保持高電平，從而使高精度大電流功率開關(guān)U6的IN端保持高電平，保證高精度大電流功率開關(guān)U6處于斷開狀態(tài)，確保主電源Vl供電時輔電源V2不供電。7.輔電源V2提供直流電。輔電源V2供電具體由U3、U4電壓比較器來實現(xiàn)，原理及工作方式與U1、U2相同。本發(fā)明切換單元在主電源Vl超出工作范圍時，供電線路將無間隙切換至輔電源V2。本發(fā)明的電路連接關(guān)系如圖I所示電壓比較器Ul的5、U2的5兩個輸出引腳相連接，為場效應(yīng)管Ql柵極G提供開啟電壓，同時為Statel提供固定電壓的直流電。場效應(yīng)管Ql的源極S接地，柵極G與電壓比較器Ul、U2輸出相連，漏極D與高精度大電流功率開關(guān)U5的IN相連，控制高精度大電流功率開關(guān)U5的通斷。場效應(yīng)管Q3的源極S接地，柵極G通過與Q2的漏極D相連，漏極D與高精度大電流功率開關(guān)U6的IN相連，控制高精度大電流功率開關(guān)U6的通斷。電壓比較器U3的5、U4的5兩個輸出引腳相連接，為State2提供固定電壓的直流電。Statel和State2經(jīng)反向器U7、U8后與微控制器U9的PA1、PA0兩個引腳相連，由微控制器U9的PM0/RXCAN3、PM0/TXCAN3兩個引腳引出分別與CAN收發(fā)器UlO的CRXD和CTXD相連接，最終由CAN收發(fā)器U9將信號傳送至遠(yuǎn)端設(shè)備顯示。本發(fā)明的工作原理如下在主電源Vl供電正常的情況下，電壓比較器Ul、U2輸出端為高電平，該高電平信號分為三路，一路送至場效應(yīng)管Ql柵極G處，作為開啟電壓使場效應(yīng)管Ql處于導(dǎo)通狀態(tài)，場效應(yīng)管Ql漏極D接地，漏極D與高精度大電流功率開關(guān)U5的IN接ロ相連，該高精度大電流功率開關(guān)當(dāng)IN端接地時處于導(dǎo)通狀態(tài)，高精度大電流功率開關(guān)U5開啟，負(fù)載電路處于主電源Vl供電狀態(tài)，由發(fā)光二極管D9指示；另一路送至場效應(yīng)管Q2柵極G處，作為開啟電壓使場效應(yīng)管Q2處于導(dǎo)通狀態(tài)，場效應(yīng)管Q2漏極D接地，漏極D與場效應(yīng)管Q3柵極G連接，低電平保證場效應(yīng)管Q3處于斷開狀態(tài)，保證場效應(yīng)管Q3漏極D為高電平，該高電平信號連接至高精度大電流功率開關(guān)U6的IN接ロ，使高精度大電流功率開關(guān)U6處于截止?fàn)顟B(tài)，保證輔電源V2不提供直流電。第三路經(jīng)穩(wěn)壓管D7穩(wěn)壓后由Statel引出穩(wěn)定電壓的直流電，依此可進(jìn)行主電源Vl狀態(tài)判定。輔電源V2供經(jīng)電壓比較器U3、U4為State2提供固定電壓的直流電，依此可進(jìn)行輔電源V2狀態(tài)判定。在主電源Vl供電不正常的情況下，UU U2、U3、U4電源連接線可保證電壓比較器UUU2的電源由輔電源V2提供，確保電壓比較器U1、U2處于工作狀態(tài)，輸出端為低電平，該低電平信號被送至兩路電路，一路送至場效應(yīng)管Ql柵極G處，使場效應(yīng)管Ql處于斷開狀態(tài)，場效應(yīng)管Ql漏極D被拉為高電平，場效應(yīng)管Ql漏極D與高精度大電流功率開關(guān)U5的IN接ロ相連，該高精度大電流功率開關(guān)當(dāng)IN端不接地時處于截止?fàn)顟B(tài)，高精度大電流功率開關(guān)U5關(guān)閉，主電源Vl停止向負(fù)載電路供電；另一路送至場效應(yīng)管Q2柵極G處，使場效應(yīng)管Q2處于截止?fàn)顟B(tài)，場效應(yīng)管Q2漏極D為高電平，場效應(yīng)管Q2漏極D與場效應(yīng)管Q3柵極G連接，高電平保證場效應(yīng)管Q3處于導(dǎo)通狀態(tài)，使場效應(yīng)管Q3漏極D接地，漏極D與高精度大電流功率開關(guān)U6的IN接ロ相連，該高精度大電流功率開關(guān)當(dāng)IN端接地時處于導(dǎo)通狀 態(tài)，高精度大電流功率開關(guān)U6開啟，負(fù)載電路處于輔電源V2供電狀態(tài)，由發(fā)光二極管D17指示。進(jìn)而保證了直流電不間斷地提供給用電設(shè)備。高精度大電流功率開關(guān)U5、U6的第I引腳經(jīng)電阻后接地，第I引腳電流正比例于負(fù)載電路電流，對負(fù)載電路可起到電流保護(hù)作用。在主、輔電源電路中，Dl、DlO為電源指示發(fā)光二極管，D9、D17為負(fù)載供電指示發(fā)
光二極管。Statel和State2經(jīng)反向器U7、U8進(jìn)行處理后與微控制器U9的PAl、PAO兩個引腳相連，經(jīng)過微控制器U9處理后，將信息通過CAN收發(fā)器UlO將信號傳送至遠(yuǎn)端設(shè)備顯示。本發(fā)明的工作流程為該系統(tǒng)的兩路直流供電電源分別為VI、V2，VI、V2的正常供電電壓均為24V，但實際供電電壓存在一定的波動，該系統(tǒng)檢測這種波動，同時自動完成電源切換和供電異常信息的上報功能。電阻R4和穩(wěn)壓管D4用于確定主電源Vl的允許波動電壓下限，如20V ;電阻1 6和穩(wěn)壓管D5用于確定主電源Vl的允許波動電壓上限，如28V。放大器U1、U2組成雙極限比較器。①當(dāng)Vl供電電壓處于區(qū)間{20V，28V}時，雙極限比較器的輸出端Statel為高電平，該信號可控制場效應(yīng)管Ql導(dǎo)通，即Ql的漏極接地、器件U5導(dǎo)通。輸出端Statel為高電平同時控制場效應(yīng)管Q2導(dǎo)通，Q2的漏極接地，則Q3的門極為低電壓，Q3截止，器件U6截止。此時主電源Vl供電正常，且為供電電源。②當(dāng)Vl供電電壓不處于區(qū)間{20V，28V}時，雙極限比較器的輸出端Statel為低電平，該信號可控制場效應(yīng)管Ql截止、器件U5截止。輸出端Statel為低電平同時控制場效應(yīng)管Q2截止，然后通過電阻R3、電阻R7的分壓作用Q3的門極為高電壓，Q3導(dǎo)通，器件U6截止。此時主電源Vl供電異常，采用輔電源V2供電。電阻R12和穩(wěn)壓管D13用于確定輔電源V2的允許波動電壓下限，如20V ;電阻R13和穩(wěn)壓管D14用于確定輔電源V2的允許波動電壓上限，如28V。放大器U3、U4組成雙極限比較器，當(dāng)V2供電電壓處于區(qū)間{20V，28V}時，雙極限比較器的輸出端State2為高電平，當(dāng)V2供電電壓不處于區(qū)間{20V，28V}時，雙極限比較器的輸出端State2為低電平。主電源和輔電源的供電狀態(tài)信息Statel、State2反向后，通過集成有CAN模塊的微控制器U9、和CAN收發(fā)器UlO進(jìn)行上報，完成主、輔電源供電狀態(tài)的檢測功能。本發(fā)明微控制器U9的采用的型號為AT90CAN系列、P8XC592、82C200、82526、 82527、MC9S08 系列、MC9S12 系列、72005。CAN 收發(fā)器 UlO 采用的型號為IS01050、PCA82C251、CTM1050、ADM3054、MAX13041。
權(quán)利要求
1.ー種智能雙直流電源無縫自動切換裝置，由電阻、發(fā)光二極管、ニ極管、穩(wěn)壓管、電壓比較器、場效應(yīng)管、高精度大電流功率開關(guān)、反向器、微控制器、CAN收發(fā)器構(gòu)成，其特征是主電源(Vl)引出4個連接點，主電源第I連接點與第一電流功率開關(guān)(U5)的+Vbb端ロ連接； 主電源第2連接點與第一電阻(Rl)的一端連接,第一電阻(Rl)的另一端和第一發(fā)光二極管(Dl)的一端連接，第一發(fā)光二極管(Dl)的另一端接地； 主電源第3連接點與第一ニ極管(D2)的陽極相連； 主電源第4連接點與第二ニ極管(D3)的陽極相連，第二ニ極管(D3)的陰極與第五電阻(R5 )的一端連接，第五電阻(R5 )的另一端與第十電阻(RlO )的一端連接，第十電阻(RlO )的另一端接地，其中在第五電阻(R5)、第十電阻(RlO)之間引出連接點，與第一電壓比較器(Ul)的第3引腳和第二電壓比較器(U2)的第2引腳相連； 第一ニ極管(D2)的陰極引出5個連接點，第一ニ極管第I連接點與第四電阻(R4)的一端連接，第四電阻(R4)的另一端和第一穩(wěn)壓管(D4)陽極連接，第一穩(wěn)壓管(D4)負(fù)極接地，在第四電阻(R4)與第一穩(wěn)壓管(D4)之間引出連接點，與第二電壓比較器(U2)的第3引腳相連； 第一ニ極管第2連接點與第六電阻(R6)的一端連接，第六電阻(R6)的另一端和第二穩(wěn)壓管(D5)的正極連接，第二穩(wěn)壓管(D5)的負(fù)極接地，在第六電阻(R6)與第二穩(wěn)壓管(D5)之間引出連接點，與第一電壓比較器(Ul)的第2引腳相連； 第一ニ極管第3連接點與第一電壓比較器(Ul)的第I引腳、第二電壓比較器(U2)的第I引腳，第三電壓比較器(U3)的第I引腳、第四電壓比較器(U4)的第I引腳相連，第一電壓比較器(Ul)的第4引腳、第二電壓比較器(U2)的第4引腳、第三電壓比較器(U3)的第4引腳、第四電壓比較器(U4)的第4引腳接地； 第一ニ極管第4連接點與第二電阻(R2)的一端連接，第二電阻(R2)的另一端和第三穩(wěn)壓管(D6)的陽極連接，第三穩(wěn)壓管(D6)的陰極接地，在第二電阻(R2)和第三穩(wěn)壓管(D6)之間引出連接點，與第一電壓比較器(Ul)的第5引腳、第二電壓比較器(U2)的第5引腳、第一場效應(yīng)管(Ql)的柵極G、第二場效應(yīng)管(Q2)的柵極G、第九電阻(R9)的一端、第四穩(wěn)壓管(D7)的陽極、第一反向器(U7)的輸入端連接，第九電阻(R9)的另一端、第四穩(wěn)壓管(D7)的陰極接地； 第一ニ極管第5連接點與第三電阻(R3)的一端連接，第三電阻(R3)的另一端和第二場效應(yīng)管(Q2)的漏極D相連； 場效應(yīng)管Ql的源極S接地，漏極D與第一高精度大電流功率開關(guān)(U5)的IN端相連；場效應(yīng)管Q2的源極S接地，漏極D分別與第三場效應(yīng)管(Q3)的柵極G、第七電阻(R7)的一端、第五穩(wěn)壓管(D8)的陽極相連，第七電阻(R7)的另一端、第五穩(wěn)壓管(D8)的陰極接地。
第三場效應(yīng)管(Q3)的源極S接地，漏極D與第二高精度大電流功率開關(guān)(U6)的IN端相連。
輔電源(V2)引出4個連接點，輔電源第I連接點與第二高精度大電流功率開關(guān)(U6)的+Vbb端ロ連接； 輔電源第2引出點與第^ 電阻(Rll)的一端連接，第i 電阻(Rll)的另一端和第二發(fā)光二極管(DlO)的一端連接，第二發(fā)光二極管(DlO)的另一端接地； 輔電源第3引出點與第三ニ極管(Dll)的陽極相連； 輔電源第4引出點與第四ニ極管(D12)的陽極相連，第四ニ極管(D12)的陰極與第十五電阻(R15)的一端連接，第十五電阻(R15)的另一端與第十六電阻(R16)的一端連接，第十六電阻(R16)的另一端接地，其中在第十五電阻(R15)、第十六電阻(R16)之間引出連接點，與第三電壓比較器(U3)的第3引腳和第四電壓比較器(U4)的第2引腳相連； 第三ニ極管(Dll)的陰極引出4個連接點，第三ニ極管第I連接點與第十二電阻(R12)的一端連接，第十二電阻(R12)的另一端和第六穩(wěn)壓管(D13)的陽極連接，第六穩(wěn)壓管(D13)的負(fù)極接地，在第十二電阻(R12)與第六穩(wěn)壓管(D13)連接處引出連接點，與第五電壓比較器(U5)的第3引腳相連； 第三ニ極管第2引出點與第十三電阻(R13)的一端連接，第十三電阻(R13)的另一端和第七穩(wěn)壓管(D14)的正極連接，第七穩(wěn)壓管(D14)的負(fù)極接地，在第十三電阻(R13)與第七穩(wěn)壓管(D14)連接處引出連接點，與第三電壓比較器(U13)的第2引腳相連； 第三ニ極管第3引出點與第三電壓比較器(U3)的第I引腳、第四電壓比較器(U4)的第I引腳相連； 第三ニ極管第4引出點與第十四電阻(R14)的一端連接，第十四電阻(R14)的另一端和第八穩(wěn)壓管(D15)的陽極連接，第八穩(wěn)壓管(D15)的陰極接地，在第十四電阻(R14)和第八穩(wěn)壓管(D15)之間引出連接點，與第三電壓比較器(U3)的第5引腳、第四電壓比較器(U4)的第5引腳、第十七電阻(R17)的一端、第十八電阻(R18)的一端連接，第十七電阻(R17)的另一端接地、第十八電阻(R18)的另一端分別與第九穩(wěn)壓管(D16)的陽極、第二反向器(U8)的輸入端連接，第九穩(wěn)壓管(D16)的陰極接地； 第一高精度大電流功率開關(guān)(U5)的OUT端連接第八電阻(R8)的一端、第八電阻(R8)的另一端連接第三發(fā)光二極管(D9)的陽極，第三發(fā)光二極管(D9)的陰極接地，第一高精度大電流功率開關(guān)(U5)的IS端連接第二十電阻(R20)的一端、第二十電阻(R20)的另一端接地； 第二高精度大電流功率開關(guān)(U6)的OUT端連接第十九電阻(R19)的一端、第十九電阻(R19)的另一端連接第四發(fā)光二極管(D17)的陽極，第四發(fā)光二極管(D17)的陰極接地，第二高精度大電流功率開關(guān)(U6)的IS端連接第二十四電阻(R24)的一端、第二十四電阻(R24)的另一端接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種智能雙直流電源無縫自動切換裝置，其特征是所述第一反向器(U7)的輸出端與微控制器(U9)的PAl引腳連接,第二反向器(U8)的輸出端與微控制器(U9 )的PAO弓丨腳連接，微控制器(U8 )的PM0/RXCAN3引腳與CAN收發(fā)器(U9 )的CRXD引腳連接、微控制器(U8)的PM0/TXCAN3引腳與CAN收發(fā)器(U9)的CTXD引腳連接最終由CAN收發(fā)器U9將信號傳送至遠(yuǎn)端設(shè)備顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種智能雙直流電源無縫自動切換裝置，其特征是所述主電源(Vl)供電正常的情況下，通過第一電壓比較器(U1)、第二電壓比較器(U2)、第一場效應(yīng)管(Q1)，保證第一高精度大電流功率開關(guān)(U5)處于導(dǎo)通狀態(tài)，第一高精度大電流功率開關(guān)(U5)輸出為主電源Vl直流電，同時通過第三發(fā)光二極管(D9)進(jìn)行指示。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種智能雙直流電源無縫自動切換裝置，其特征是所述主電源(Vl)供電正常的情況下，通過第三電壓比較器(U3)、第四電壓比較器(U4)、第二場效應(yīng)管(Q2)、第三場效應(yīng)管(Q3)，保證第二高精度大電流功率開關(guān)(U6)處于截止?fàn)顟B(tài)，輔電源V2不提供直流電，同時通過發(fā)光第四ニ極管(D17)指示。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種智能雙直流電源無縫自動切換裝置，其特征是所述第ー電壓比較器(Ul)的第5引腳與第二電壓比較器(U2)的第5引腳相連，為第一場效應(yīng)管(Ql)的柵極G提供開啟電壓，同時為第一反向器(U7)提供固定電壓的直流電；所述第三電壓比較器(U3)的第5引腳與第四電壓比較器(U4)的第5引腳相連，為第二反向器(U8)提供固定電壓的直流電。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種智能雙直流電源無縫自動切換裝置，其特征是所述第一場效應(yīng)管(Ql)控制第一高精度大電流功率開關(guān)(U5)的通斷；所述第三場效應(yīng)管(Q3)控制第二高精度大電流功率開關(guān)(U6)的通斷。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ー種智能雙直流電源無縫自動切換裝置，其特征是所述主電源的供電電壓區(qū)間為{20V，28V}，所述輔電源的供電電壓區(qū)間為{20V，28V}。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種智能雙直流電源無縫自動切換裝置，其特征是所述電壓比較器為窗ロ電壓比較器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的ー種智能雙直流電源無縫自動切換裝置，其特征是所述微控制器(U9)采用的型號為AT90CAN 系列、P8XC592、82C200、82526、82527、MC9S08 系列、MC9S12 系列或 72005。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的ー種智能雙直流電源無縫自動切換裝置，其特征是所述CAN 收發(fā)器(UlO)采用的型號為IS01050、PCA82C251、CTM1050、ADM3054 或 MAX13041。
全文摘要
本發(fā)明屬于自動化控制工程領(lǐng)域，具體涉及一種帶有供電狀態(tài)監(jiān)測功能的雙直流電源無縫自動切換裝置。本發(fā)明由電阻、發(fā)光二極管、二極管、穩(wěn)壓管、電壓比較器、場效應(yīng)管、高精度大電流功率開關(guān)、反向器、微控制器、CAN收發(fā)器構(gòu)成。本發(fā)明電源切換無間隙，保證連續(xù)不間斷提供直流電?？刂撇糠植捎迷鰪?qiáng)型MOSFET為電壓驅(qū)動，工作時基本不增加原系統(tǒng)功耗。在切換動作完畢后，輔電源通過高精度大電流功率開關(guān)對設(shè)備供電，能量損失極小。電源工作狀態(tài)可通過對微控制器實施程序編寫，通過CAN收發(fā)器傳輸功能，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測的目的。因此本發(fā)明具有效率高、電路簡單可靠、成本低、能耗低、適應(yīng)性強(qiáng)、利于遠(yuǎn)程監(jiān)測的優(yōu)點。
文檔編號H02J9/06GK102694414SQ20121018140
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者于濤, 李坤, 李文輝, 王忠巍, 袁志國, 馬修真, 黃帥 申請人:哈爾濱工程大學(xué)