一種交流電源與電池供電切換控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種交流電源與電池供電切換控制系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括：交流電源用于向開關(guān)電源、切換控制模塊提供交流信號(hào)；開關(guān)電源用于將交流電源提供的交流信號(hào)變換成第一直流信號(hào)，并向電源切換模塊提供第一直流信號(hào)；電池用于向電源切換模塊提供第二直流信號(hào)；切換控制模塊用于采集計(jì)算交流電源提供的交流信號(hào)的有效值，并據(jù)此來選擇是向電源切換模塊發(fā)送電池供電控制信號(hào)還是交流電源供電控制信號(hào)；電源切換模塊，用于根據(jù)切換控制模塊發(fā)送的供電控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)所述第一直流信號(hào)與所述第二直流信號(hào)的供電切換。本發(fā)明提出的技術(shù)方案能夠在交流電源電壓不穩(wěn)定時(shí)合理的實(shí)現(xiàn)交流電源與電池的供電切換，使得系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加可靠和合理。
【專利說明】一種交流電源與電池供電切換控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種交流電源與電池供電切換控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在使用交流電源和電池供電的雙電源電子設(shè)備系統(tǒng)中，電源的切換控制通常存在多種方式。采用專用電源芯片的切換控制方式為:判斷交流電源經(jīng)過開關(guān)電源處理后生成的直流電壓，當(dāng)直流電壓丟失時(shí)，立即切換至電池供電，反之切換至交流電源供電。單片機(jī)采集直流電壓的切換控制方式為:使用單片機(jī)采集交流電源經(jīng)過開關(guān)電源處理后生成的直流電壓，使用軟件判斷是切換至電池供電，還是切換至交流電源供電。
[0003]上述兩種方案均無法解決當(dāng)交流電源不穩(wěn)定時(shí)電源中交流電源與電池的供電切換問題，因?yàn)楫?dāng)交流電源電壓不正常時(shí)，處理交流電源的開關(guān)電源在很寬的范圍內(nèi)都能保持正常的直流電壓輸出。通常情況下，電子設(shè)備系統(tǒng)的保險(xiǎn)是基于額定功率與最低交流電源電壓的比值設(shè)計(jì)的。在額定功率一定的情況下，當(dāng)交流電源電壓低于最低交流電源電壓時(shí)，處理交流電源的開關(guān)電源依然能夠正常工作，但是電子設(shè)備系統(tǒng)的保險(xiǎn)管將會(huì)工作在設(shè)計(jì)之外的狀態(tài)，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的不穩(wěn)定，此時(shí)需要切換至電池供電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種交流電源與電池供電切換控制系統(tǒng)及方法，能夠在交流電源電壓不穩(wěn)定時(shí)合理的實(shí)現(xiàn)交流電源與電池的供電切換，防止不會(huì)因?yàn)榻涣麟娫措妷哼^低而燒掉系統(tǒng)的保險(xiǎn)管，有效的保護(hù)保險(xiǎn)管在設(shè)計(jì)之內(nèi)的狀態(tài)下工作，使得系統(tǒng)更加的
穩(wěn)定、可靠。
[0005]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種交流電源與電池供電切換控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:交流電源、開關(guān)電源、電池、切換控制模塊、電源切換模塊；
[0007]所述交流電源，用于向所述開關(guān)電源、所述切換控制模塊提供交流信號(hào)；
[0008]所述開關(guān)電源，用于將所述交流電源提供的所述交流信號(hào)變換成穩(wěn)定的第一直流信號(hào)，并向所述電源切換模塊提供所述第一直流信號(hào)；
[0009]所述電池，用于向所述電源切換模塊提供第二直流信號(hào)；
[0010]所述切換控制模塊，用于采集處理所述交流電源提供的交流信號(hào)，計(jì)算所述交流信號(hào)的電壓的有效值，當(dāng)所述交流信號(hào)的電壓的有效值大于或等于設(shè)定的第一閾值時(shí)，向所述電源切換模塊發(fā)送交流電源供電控制信號(hào)；當(dāng)所述交流信號(hào)的電壓的有效值小于設(shè)定的第一閾值時(shí)，向所述電源切換模塊發(fā)送電池供電控制信號(hào)；當(dāng)所述交流信號(hào)的電壓的有效值從小于所述設(shè)定的第一閾值升高至大于或等于設(shè)定的第二閾值時(shí)，向所述電源切換模塊發(fā)送所述交流電源供電控制信號(hào)；其中，所述第二閾值大于所述第一閾值；
[0011]所述電源切換模塊，用于根據(jù)所述切換控制模塊發(fā)送的電池或交流電源供電控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)所述第一直流信號(hào)與所述第二直流信號(hào)的供電切換。
[0012]進(jìn)一步地，所述切換控制模塊包括:
[0013]交流互感器，用于將所述交流電源提供的交流信號(hào)變換為小電壓交流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)所述交流電源與所述切換控制模塊的隔離；
[0014]整流濾波模塊，用于將所述交流互感器生成的所述小電壓交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流信號(hào);
[0015]信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述直流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；
[0016]單片機(jī)，用于根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)的電壓，計(jì)算所述交流電源提供的交流信號(hào)的電壓的有效值，并依據(jù)所述交流信號(hào)的電壓的有效值的大小，向所述電源切換模塊發(fā)送電池或交流電源供電控制信號(hào)。
[0017]進(jìn)一步地，所述整流濾波模塊由單相全波整流電路構(gòu)成。
[0018]進(jìn)一步地，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊選用信號(hào)調(diào)理器或AD轉(zhuǎn)換器。
[0019]進(jìn)一步地，所述單片機(jī)在對(duì)所述數(shù)字信號(hào)的電壓進(jìn)行計(jì)算之前，還需將所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行必要的濾波處理，防止由于干擾導(dǎo)致的頻繁誤切換。
[0020]進(jìn)一步地，所述電源切換模塊采用四選一數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)。
[0021]本發(fā)明還提供了一種交流電源與電池供電切換控制方法，所述方法包括:
[0022]交流電源向開關(guān)電源、切換控制模塊提供交流信號(hào)；
[0023]所述開關(guān)電源將所述交流電源提供的所述交流信號(hào)變換成穩(wěn)定的第一直流信號(hào)，并向電源切換模塊提供所述第一直流信號(hào)；
[0024]電池向所述電源切換模塊提供第二直流信號(hào)；
[0025]所述切換控制模塊采集處理所述交流電源提供的交流信號(hào)，計(jì)算所述交流信號(hào)的電壓的有效值，當(dāng)所述交流信號(hào)的電壓的有效值大于或等于設(shè)定的第一閾值時(shí)，向所述電源切換模塊發(fā)送交流電源供電控制信號(hào)；當(dāng)所述交流信號(hào)的電壓的有效值小于設(shè)定的第一閾值時(shí)，向所述電源切換模塊發(fā)送電池供電控制信號(hào)；當(dāng)所述交流信號(hào)的電壓的有效值從小于所述設(shè)定的第一閾值升高至大于或等于設(shè)定的第二閾值時(shí)，向所述電源切換模塊發(fā)送所述交流電源供電控制信號(hào)；其中，所述第二閾值大于所述第一閾值；
[0026]所述電源切換模塊根據(jù)所述切換控制模塊發(fā)送的電池或交流電源供電控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)所述第一直流信號(hào)與所述第二直流信號(hào)的供電切換。
[0027]本發(fā)明提出的技術(shù)方案通過判斷切換控制模塊4采集計(jì)算得到的交流電源I的電壓有效值，對(duì)電源切換模塊5進(jìn)行供電切換控制，能夠在交流電源電壓不穩(wěn)定時(shí)合理的實(shí)現(xiàn)交流電源與電池的供電切換，防止不會(huì)因?yàn)榻涣麟娫措妷哼^低而燒掉系統(tǒng)的保險(xiǎn)管，有效的保護(hù)保險(xiǎn)管在設(shè)計(jì)之內(nèi)的狀態(tài)下工作，使得系統(tǒng)更加的穩(wěn)定、可靠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】提供的交流電源與電池供電切換控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】提供的切換控制模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】提供的電源切換模塊結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0032]圖1是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】提供的交流電源與電池供電切換控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖1，交流電源與電池供電切換控制系統(tǒng)包括:交流電源1、開關(guān)電源2、電池3、切換控制模塊4、電源切換模塊5。
[0033]交流電源1，向開關(guān)電源2、切換控制模塊4提供交流信號(hào)。
[0034]開關(guān)電源2，將交流電源I提供的交流信號(hào)變換成穩(wěn)定的第一直流信號(hào)，并向電源切換模塊5提供第一直流信號(hào)。
[0035]電池3，向電源切換模塊5提供第二直流信號(hào)。
[0036]切換控制模塊4，采集計(jì)算交流電源I提供的交流信號(hào)的電壓的有效值，并依據(jù)所述交流信號(hào)電壓有效值的大小，向電源切換模塊5發(fā)送相應(yīng)的供電控制信號(hào)。
[0037]電源切換模塊5根據(jù)切換控制模塊4發(fā)送的供電控制信號(hào)，完成第一直流信號(hào)與第二直流信號(hào)的供電切換，即實(shí)現(xiàn)交流電源與電池的供電切換。
[0038]圖2是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】提供的切換控制模塊結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖2，切換控制模塊4進(jìn)一步包括:交流互感器401、整流濾波模塊402、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊403、單片機(jī)404。
[0039]交流電源I提供的交流信號(hào)除了進(jìn)入開關(guān)電源2外，還輸入至交流互感器401。
[0040]交流互感器401將輸入的交流電源I提供的交流信號(hào)，經(jīng)過1:1000的信號(hào)轉(zhuǎn)換，線性降低為小電壓交流信號(hào)。所述小電壓應(yīng)為可以被單片機(jī)404管腳采樣的電壓，設(shè)交流電源I提供的交流信號(hào)的電壓的有效值與小電壓交流信號(hào)的電壓的有效值比值為K。同時(shí)，交流互感器401可以將交流電源I與切換控制模塊4進(jìn)行隔離，有效規(guī)避后級(jí)電路電氣安全的風(fēng)險(xiǎn)。
[0041]整流濾波模塊402將交流互感器401得到的小電壓交流信號(hào)變換為直流信號(hào)，其中，整流濾波模塊402可采用單相全波整流電路實(shí)現(xiàn)。
[0042]信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊403接收整流濾波模塊402輸出的直流信號(hào)，通過信號(hào)調(diào)理器或A/D (Analog/Digital)轉(zhuǎn)換器將其數(shù)字化，生成可被單片機(jī)識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。
[0043]單片機(jī)404接收到信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊403得到的可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，采樣計(jì)算得到當(dāng)前交流信號(hào)的電壓的有效值，并據(jù)此對(duì)電源切換模塊5進(jìn)行供電切換控制。當(dāng)前交流信號(hào)的電壓的有效值可由信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊403得到的數(shù)字信號(hào)與上述比值為K的乘積得到。
[0044]當(dāng)前交流信號(hào)的電壓的有效值大于或等于設(shè)定的第一閾值，例如85V時(shí)，單片機(jī)404向電源切換模塊5發(fā)出交流電源供電控制信號(hào)(低電平信號(hào));當(dāng)前交流信號(hào)的電壓的有效值小于設(shè)定的第一閾值時(shí)，單片機(jī)404向電源切換模塊5發(fā)出電池供電控制信號(hào)(高電平信號(hào))；當(dāng)前交流信號(hào)的電壓的有效值從小于第一閾值的狀態(tài)升高至大于或等于第二閾值，例如90V時(shí)，向電源切換模塊5發(fā)出交流電源供電控制信號(hào)(低電平信號(hào))。其中，第二閾值要比第一閾值略高些。在此通過設(shè)定第一閾值、第二閾值對(duì)不同的電源進(jìn)行切換，形成滯回電路，能夠防止交流電源電壓有效值在某一值時(shí)電源的頻繁切換。但是，由于交流電源提供的交流信號(hào)通常會(huì)存在干擾，容易造成電源的頻繁誤切換，故本發(fā)明【具體實(shí)施方式】單片機(jī)404在對(duì)當(dāng)前交流信號(hào)的電壓的有效值進(jìn)行采樣計(jì)算之前，單片機(jī)404還需要對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊403生成的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行必要的濾波處理，去除干擾。
[0045]圖3是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】提供的電源切換模塊結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖3，電源切換模塊5，優(yōu)選的采用四選一數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)。四選一數(shù)據(jù)選擇器的一個(gè)地址選擇信號(hào)端AO接收單片機(jī)404發(fā)出的供電控制信號(hào)，另一個(gè)地址選擇信號(hào)端Al接地，數(shù)據(jù)輸入端DO接收開關(guān)電源2輸出的第一直流信號(hào)，數(shù)據(jù)輸入端Dl接收電池3輸出的第二直流信號(hào)。如果地址選擇信號(hào)端AO接收的是交流電源供電控制信號(hào)(低電平信號(hào))，則四選一數(shù)據(jù)選擇器的輸出端Y輸出的是數(shù)據(jù)輸入端DO的信號(hào)，系統(tǒng)采用交流電源I經(jīng)開關(guān)電源2轉(zhuǎn)換生成的第一直流信號(hào)向后級(jí)電路進(jìn)行供電。如果地址選擇信號(hào)端AO接收的是電池供電控制信號(hào)(高電平信號(hào))，則四選一數(shù)據(jù)選擇器的輸出端Y輸出的是數(shù)據(jù)輸入端Dl的信號(hào)，系統(tǒng)采用電池3提供的第二直流信號(hào)向后級(jí)電路進(jìn)行供電。
[0046]本發(fā)明提出的交流電源與電池供電切換控制系統(tǒng)及方法，通過判斷切換控制模塊4采集計(jì)算得到的交流電源I的電壓有效值，對(duì)電源切換模塊5進(jìn)行供電切換控制，能夠在交流電源I的電壓不穩(wěn)定時(shí)合理的實(shí)現(xiàn)交流電源I與電池3的切換，防止不會(huì)因?yàn)榻涣麟娫措妷哼^低而燒掉系統(tǒng)的保險(xiǎn)管，有效的保護(hù)保險(xiǎn)管在設(shè)計(jì)之內(nèi)的狀態(tài)下工作，使得系統(tǒng)更加的穩(wěn)定、可靠。
[0047]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種交流電源與電池供電切換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:交流電源、開關(guān)電源、電池、切換控制模塊、電源切換模塊； 所述交流電源，用于向所述開關(guān)電源、所述切換控制模塊提供交流信號(hào)； 所述開關(guān)電源，用于將所述交流電源提供的所述交流信號(hào)變換成穩(wěn)定的第一直流信號(hào)，并向所述電源切換模塊提供所述第一直流信號(hào)； 所述電池，用于向所述電源切換模塊提供第二直流信號(hào)； 所述切換控制模塊，用于采集處理所述交流電源提供的交流信號(hào)，計(jì)算所述交流信號(hào)的電壓的有效值，當(dāng)所述交流信號(hào)的電壓的有效值大于或等于設(shè)定的第一閾值時(shí)，向所述電源切換模塊發(fā)送交流電源供電控制信號(hào)；當(dāng)所述交流信號(hào)的電壓的有效值小于所述設(shè)定的第一閾值時(shí)，向所述電源切換模塊發(fā)送電池供電控制信號(hào)；當(dāng)所述交流信號(hào)的電壓的有效值從小于所述設(shè)定的第一閾值升高至大于或等于設(shè)定的第二閾值時(shí)，向所述電源切換模塊發(fā)送所述交流電源供電控制信號(hào)；其中，所述第二閾值大于所述第一閾值； 所述電源切換模塊，用于根據(jù)所述切換控制模塊發(fā)送的電池或交流電源供電控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)所述第一直流信號(hào)與所述第二直流信號(hào)的供電切換。
2.根據(jù)權(quán) 利要求1所述的交流電源與電池供電切換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述切換控制模塊包括: 交流互感器，用于將所述交流電源提供的交流信號(hào)變換為小電壓交流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)所述交流電源與所述切換控制模塊的隔離； 整流濾波模塊，用于將所述交流互感器生成的所述小電壓交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)； 信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述直流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 單片機(jī)，用于根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)的電壓，計(jì)算所述交流電源提供的交流信號(hào)的電壓的有效值，并依據(jù)所述交流信號(hào)的電壓的有效值的大小，向所述電源切換模塊發(fā)送電池或交流電源供電控制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流電源與電池供電切換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述整流濾波模塊由單相全波整流電路構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流電源與電池供電切換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊選用信號(hào)調(diào)理器或AD轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流電源與電池供電切換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機(jī)在對(duì)所述數(shù)字信號(hào)的電壓進(jìn)行計(jì)算之前，還需將所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行必要的濾波處理，防止由于干擾導(dǎo)致的頻繁誤切換。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電源與電池供電切換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電源切換模塊采用四選一數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)。
7.一種交流電源與電池供電切換控制方法，其特征在于，所述方法包括: 交流電源向開關(guān)電源、切換控制模塊提供交流信號(hào)； 所述開關(guān)電源將所述交流電源提供的所述交流信號(hào)變換成穩(wěn)定的第一直流信號(hào)，并向電源切換模塊提供所述第一直流信號(hào)； 電池向所述電源切換模塊提供第二直流信號(hào)； 所述切換控制模塊采集處理所述交流電源提供的交流信號(hào)，計(jì)算所述交流信號(hào)的電壓的有效值，當(dāng)所述交流信號(hào)的電壓的有效值大于或等于設(shè)定的第一閾值時(shí)，向所述電源切換模塊發(fā)送交流電源供電控制信號(hào)；當(dāng)所述交流信號(hào)的電壓的有效值小于所述設(shè)定的第一閾值時(shí)，向所述電源切換模塊發(fā)送電池供電控制信號(hào)；當(dāng)所述交流信號(hào)的電壓的有效值從小于所述設(shè)定的第一閾值升高至大于或等于設(shè)定的第二閾值時(shí)，向所述電源切換模塊發(fā)送所述交流電源供電控制信號(hào)；其中，所述第二閾值大于所述第一閾值； 所述電源切換模塊根據(jù)所述切換控制模塊發(fā)送的切換至電池或交流電源供電控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)所述 第一直流信號(hào)與所述第二直流信號(hào)的供電切換。
【文檔編號(hào)】H02J9/06GK103904770SQ201210586594
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】郎彥宇 申請(qǐng)人:北京誼安醫(yī)療系統(tǒng)股份有限公司