一種電源切換電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種電源切換電路，設(shè)置在主供電源、備用電源與用電裝置之間，包括分別設(shè)置在所述的主供電源的L相輸出與用電裝置電源接口L相輸入之間的第一開關(guān)電路，所述的主供電源的N相輸出與用電裝置電源接口N相輸入之間的第二開關(guān)電路；分別設(shè)置在所述的備用電源的L相輸出與用電裝置電源接口L相輸入之間的第三開關(guān)電路，所述的備用電源的N相輸出與用電裝置電源接口N相輸入之間的第四開關(guān)電路。本實用新型中，通過采用相互反相的控制信號控制主用電源和備用電源，可以使轉(zhuǎn)換時間小于5ms，符合實際需要。
【專利說明】—種電源切換電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電源領(lǐng)域，特別涉及一種由采用主、備用電源為用電設(shè)備提供電 源的電源切換電路。
【背景技術(shù)】
[0002]電源中斷給用戶造成各種經(jīng)濟損失！如數(shù)據(jù)丟失，通信中斷，商機延誤.......大、中型UPS靜態(tài)開關(guān)一般使用電子式靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，非常昂貴，不適用在低成本的小型 UPS逆變器中。UPS即不間斷電源，是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓 恒頻的不間斷電源。主要用于給單臺計算機、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備提供不 間斷的電力供應(yīng)。當(dāng)市電輸入正常時，UPS將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，此時的UPS就是 一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時它還向機內(nèi)電池充電；當(dāng)市電中斷(事故停電)時，UPS立即將機 內(nèi)電池的電能，通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電，使負(fù)載維持正常工作并 保護負(fù)載軟、硬件不受損壞。UPS設(shè)備通常對電壓過大和電壓太低都提供保護。
[0003]目前，在市電與逆變相互轉(zhuǎn)換中，市電轉(zhuǎn)逆變，普通電路對市電掉電檢測要相當(dāng)一 段時間，而轉(zhuǎn)換電路沒有很好的驅(qū)動電路，小型UPS還沒有一個很好轉(zhuǎn)換電路。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是針對上述缺陷，提供一種采用轉(zhuǎn)換時間小的電源切換電路。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是:一種電源切換電路，設(shè)置在主供電源、備用電源與用電 裝置之間，包括分別設(shè)置在所述的主供電源的L相輸出與用電裝置電源接口 L相輸入之間 的第一開關(guān)電路，所述的主供電源的N相輸出與用電裝置電源接口 N相輸入之間的第二開 關(guān)電路；分別設(shè)置在所述的備用電源的L相輸出與用電裝置電源接口 L相輸入之間的第 三開關(guān)電路，所述的備用電源的N相輸出與用電裝置電源接口 N相輸入之間的第四開關(guān)電 路；
[0006]所述的第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路具有相同的狀態(tài)；所述的第三開關(guān)電路、第四 開關(guān)電路具有相同的狀態(tài)，所述的第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路與所述的第三開關(guān)電路、第 四開關(guān)電路具有不同的開關(guān)狀態(tài)；
[0007]控制所述的第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路、第三開關(guān)電路、第四開關(guān)電路的狀態(tài)的 控制電路；
[0008]檢測所述的主供電源是否欠壓或者過壓的過欠壓檢測電路、檢測所述的主供電源 是否掉電的掉電檢測電路，所述的控制電路的輸入端分別接所述的過欠壓檢測電路、掉電 檢測電路的輸出。
[0009]進一步的，上述的電源切換電路中:所述的第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路、第三開 關(guān)電路、第四開關(guān)電路具有相同的電路形式，均包括隔離變壓器、第一分壓電阻、第二分壓 電阻、第三分壓電阻、第四分壓電阻、第一限流電阻、第二限流電阻、第一可控硅、第二可控 硅；[0010]當(dāng)所述的開關(guān)需要閉合時，所述的隔離變壓器的初級線圈的同相端接高頻方波信 號，異相端接地；
[0011]所述的隔離變壓器的第一次級線圈的異相端通過第一分壓電阻、第二分壓電阻接 所述的隔離變壓器的第一次級線圈的同相端，在所述的第一分壓電阻、第二分壓電阻之間 通過所述的第一限流電阻接所述的第一可控硅的控制端；所述的第一可控硅的陽極接主用 /備用電源輸出端，所述的第一可控硅的陰極接所述的用電裝置的電源接口端和所述的隔 離變壓器的第一次級線圈的同相端；
[0012]所述的隔離變壓器的第二次級線圈的異相端通過第二分壓電阻、第四分壓電阻接 所述的隔離變壓器的第二次級線圈的同相端，在所述的第三分壓電阻、第四分壓電阻之間 通過所述的第二限流電阻接所述的第二可控硅的控制端；所述的第二可控硅的陽極接所述 的用電裝置的電源接口端，所述的第一可控硅的陰極接主用/備用電源輸出端和所述的隔 離變壓器的第一次級線圈的異相端。
[0013]進一步的，上述的電源切換電路中:還包括產(chǎn)生分別驅(qū)動所述的第一開關(guān)電路、第 二開關(guān)電路、第三開關(guān)電路和第四開關(guān)電路的高頻方波信號的高頻方波信號產(chǎn)生器，所述 的高頻方波信號產(chǎn)生器在輸入低電平時產(chǎn)生高頻方波信號與所述的第一開關(guān)電路、第二開 關(guān)電路、第三開關(guān)電路和第四開關(guān)電路的隔離變壓器的初級線圈的同相端相連。
[0014]本實用新型中，通過采用相互反相的控制信號控制主用電源和備用電源，可以使 轉(zhuǎn)換時間小于5ms,符合實際需要。
[0015]以下將結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型進行較為詳細(xì)的說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型實施例1系統(tǒng)框圖。
[0017]圖2是本實用新型實施例1開關(guān)電路。
[0018]圖3是本實用新型實施例1高頻振蕩信號產(chǎn)生電路。
[0019]圖4是本實用新型實施例1高頻振蕩信號驅(qū)動電路
[0020]圖5是本實用新型實施例1掉電檢測電路。
[0021]圖6是本實用新型實施例1過欠壓檢測電路。
【具體實施方式】
[0022]實施例1，本實施例是一種采用市電作為主用電源，采用蓄電池作為備用電源的電 源切換電路，作為備用電源的電池通過逆變器產(chǎn)生與市電一樣的220V50HZ的交流電，也是 L相和N相，如圖1所示。這樣，為了保證用電設(shè)備安全，本實施例中，采用市電接入到用電 設(shè)備中，分為L相和N相分別接入，每線上各設(shè)置一個開關(guān)電路，兩個開關(guān)電路同時開同時 閉，同時閉合時，市電接入到用電設(shè)備中，同時開時，將市電與用電設(shè)備之間隔離。
[0023]與市電接入到用電設(shè)備一樣，作為備用電源的蓄電池通過逆變器后也產(chǎn)生220V 的交流電，也同樣有L相和N相，與市電一樣，在市電掉電或者過欠壓時，需要將蓄電池的逆 變器輸出的N相和L相與用電設(shè)備相連，同樣在變器的L相和N相與用電設(shè)備之間各設(shè)置 一個開關(guān)電路，與主用電源與用電設(shè)備相連一樣，這兩個開關(guān)也是同時開同時閉，且是在市 電L相和N相上的兩個開關(guān)電路閉合時，逆變器L相和N相上的開關(guān)電路打開，如果市電L相和N相上的兩個開關(guān)電路斷開時，則逆變器L相和N相上的開關(guān)電路閉合。
[0024]本實施例中使用的4個開關(guān)電路是一樣的，在高頻方波信號控制下，分兩組同時 閉合或者斷開。如圖2所示，每個開關(guān)電路均包括隔離變壓器Tl、由電阻Rl和電阻R2并聯(lián) 組成的第一分壓電阻、第二分壓電阻R4、由電阻R5和電阻R6并聯(lián)組成的第三分壓電阻、第 四分壓電阻R8、第一限流電阻R3、第二限流電阻R7、第一可控硅SCR1、第二可控硅SCR2。
[0025]這里設(shè)置在市電的L相上的開關(guān)電路中的分壓電阻中，第一分壓電阻和第三分壓 電阻分別是R1、R2并聯(lián)、R5和R6并聯(lián)組成，第二分壓和第四分壓電阻分別是R4和R8，限流 電阻分別是R3和R7。
[0026]當(dāng)開關(guān)需要閉合時，隔離變壓器T的初級線圈TlC的同相端也就是“6”號接口端 接高頻方波信號，異相端接地，“5”號接品端接地。
[0027]隔離變壓器Tl的第一次級線圈TlA的異相端“I”號端，通過第一分壓電阻R1、R2、 第二分壓電阻R4接隔離變壓器的第一次級線圈Tl的同相端，也就是“2”號端，在第一分壓 電阻R1、R2、第二分壓電阻R4之間通過第一限流電阻R3接第一可控硅SCRl的控制端；第一 可控硅SCRl的陽極接主用/備用電源輸出端，也就“A”端接電源方向，第一可控硅的陰極 接用電裝置的電源接口端和隔離變壓器Tl的第一次級線圈的同相端，也就是“ I ”號端口。
[0028]隔離變壓器的第二次級線圈TlB的異相端(3號端)通過第二分壓電阻R5、R6、第 四分壓電阻R8接隔離變壓器的第二次級線圈TlB的同相端，在第三分壓電阻R5、R6、第四 分壓電阻R8之間通過第二限流電阻R7接第二可控硅SCR2的控制端；第二可控硅SCR2的 陽極(AI極)接用電裝置的電源接口端，第一可控硅SCRl的陰極接主用/備用電源輸出端， 隔離變壓器的第一次級線圈的異相端。
[0029]圖3和圖4是產(chǎn)生控制可控硅的控制信號的電路圖，由如圖3所示的振蕩電路生 成高頻振蕩信號，由圖4所示為將一路的控制信號分成兩個同相信號。如圖3所示，在三極 管基極加入控制信號，在芯片的第6腳生成高頻振蕩信號，然后由圖4所示的驅(qū)動電路產(chǎn)生 兩路高頻信號，如圖所示的芯片中的第6和第7腳分別輸出兩路高頻信號。
[0030]本實施例采用單片機作為控制電路，利用市電掉電檢測電路和過欠壓檢測電路檢 測到市電不正常時，產(chǎn)生一個控制信號，單片機輸出一個控制第一、第二開關(guān)電路斷開，同 時第三、四開關(guān)電路閉合。
[0031]如圖3、圖4所示高低電平控制市電兩對可控硅開導(dǎo)通狀態(tài)。該電路是方波驅(qū)動電 路，當(dāng)控制信號為低電平時，U7的第6腳振蕩出高頻方波信號，經(jīng)驅(qū)動IC U4分成兩組驅(qū)動 從第6腳和第7腳輸出來驅(qū)動隔離變壓器Tl、T3,使市電L線N線可控硅導(dǎo)通，市電供電。 當(dāng)控制信號為高電平時，U7停止振蕩，無高頻方波信號產(chǎn)生，IC U4無兩組驅(qū)動高頻振蕩信 號輸出，不能驅(qū)動隔離變壓器Tl、T3，市電L線N線可控硅無法導(dǎo)通，市電不供電。
[0032]如圖5、圖6所示，當(dāng)市電輸入提供輸出時，經(jīng)分壓電阻和電壓互感器L3取樣得到 與市電同頻同相的正弦交流小信號。Ul為雙通道運放，UlA組成差動放大器，UlB組成正向 比較器。取樣得到的正弦交流小信號輸入由UlA組成的差動放大器，UlA輸出(I腳)與市 電同頻反相的正弦波信號，因為差動放大器的參考點接入基準(zhǔn)電壓3.3/2，所以輸出正弦波 的零點為3.3/2基準(zhǔn)電壓。UlB組成比較器的基準(zhǔn)電壓也是3.3/2，與差動放大器輸出的正 弦波零點相同，使得比較器UlB第7腳輸出的方波信號與市電同頻反相，MCU的ECAP腳(上 升沿下降沿觸發(fā)腳)檢測方波信號，調(diào)節(jié)逆變器輸出與市電相位和頻率同步。U3也是雙通道運放。U3A組成正相電壓比較器，U3B組成反相電壓比較器。在差動放大器輸出正弦波的 正半周(相對于基準(zhǔn)電壓3.3/22) U3A的I腳輸出對應(yīng)一個高電平方波，同理在負(fù)半周U3B 的7腳輸出對應(yīng)一個高電平方波。(注:為防止過零點比較器誤出高低電平，經(jīng)U3A、U3B力口 不一樣的基準(zhǔn)，避開正弦波過零點誤出高低電平)由于U3A基準(zhǔn)參考電壓略小于基準(zhǔn)電壓
3.3/2，U3B基準(zhǔn)參考電壓略大于基準(zhǔn)電3.3/2，所以兩個方波在正弦波過零點時會生成一 個高電平重疊區(qū)。兩個方波通過接二極管與上拉組成與門電路，生成一個對應(yīng)市電過零點 有很短正脈沖的方波電平到Vac，這脈沖波時間很短，取決于U3A、U3B兩個基準(zhǔn)電壓與基 準(zhǔn)電壓3.3/2的差，所以在經(jīng)過與電路后Vac腳只出現(xiàn)很短的高電平，MCU檢測到此高電平 屏蔽掉，認(rèn)為市電正常。當(dāng)市電掉電時，因電流互感器無交流小信號，差動放大器UlA輸出 一個與基準(zhǔn)電壓3.3/2相同高電平，與U3A基準(zhǔn)電壓3.3/22比較輸出一個高電平，與U3B 的基準(zhǔn)電壓3.3/25比較輸出一個高電平，兩個高電平相與生成一個連續(xù)高電平到Vac腳， MCU檢測到連續(xù)高電平，認(rèn)為市電掉電，單片機就可控制RELAYl出高電平，RELAY2出低電 平。市電轉(zhuǎn)成逆變輸出。
[0033] 當(dāng)市電輸入過欠壓或掉電時，斷開繼電器使市電輸入無回路，市電轉(zhuǎn)逆變時保證 可控娃零電流關(guān)斷。
【權(quán)利要求】
1.一種電源切換電路，設(shè)置在主供電源、備用電源與用電裝置之間，其特征在于:包括分別設(shè)置在所述的主供電源的L相輸出與用電裝置電源接口 L相輸入之間的第一開關(guān)電路，所述的主供電源的N相輸出與用電裝置電源接口 N相輸入之間的第二開關(guān)電路；分別設(shè)置在所述的備用電源的L相輸出與用電裝置電源接口 L相輸入之間的第三開關(guān)電路，所述的備用電源的N相輸出與用電裝置電源接口 N相輸入之間的第四開關(guān)電路；所述的第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路具有相同的狀態(tài)；所述的第三開關(guān)電路、第四開關(guān)電路具有相同的狀態(tài)；控制所述的第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路、第三開關(guān)電路、第四開關(guān)電路的狀態(tài)的控制電路，所述的第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路與所述的第三開關(guān)電路、第四開關(guān)電路具有不同的開關(guān)狀態(tài)；檢測所述的主供電源是否欠壓或者過壓的過欠壓檢測電路、檢測所述的主供電源是否掉電的掉電檢測電路，所述的控制電路的輸入端分別接所述的過欠壓檢測電路、掉電檢測電路的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源切換電路，其特征在于:所述的第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路、第三開關(guān)電路、第四開關(guān)電路具有相同的電路形式，均包括隔離變壓器、第一分壓電阻、第二分壓電阻、第三分壓電阻、第四分壓電阻、第一限流電阻、第二限流電阻、第一可控硅、第二可控硅；當(dāng)所述的開關(guān)需要閉合時，所述的隔離變壓器的初級線圈的同相端接高頻方波信號， 異相端接地；所述的隔離變壓器的第一次級線圈的異相端通過第一分壓電阻、第二分壓電阻接所述的隔離變壓器的第一次級線圈的同相端，在所述的第一分壓電阻、第二分壓電阻之間通過所述的第一限流電阻接所述的第一可控硅的控制端；所述的第一可控硅的陽極接主用/備用電源輸出端，所述的第一可控硅的陰極接所述的用電裝置的電源接口端和所述的隔離變壓器的第一次級線圈的同相端；所述的隔離變壓 器的第二次級線圈的異相端通過第二分壓電阻、第四分壓電阻接所述的隔離變壓器的第二次級線圈的同相端，在所述的第三分壓電阻、第四分壓電阻之間通過所述的第二限流電阻接所述的第二可控硅的控制端；所述的第二可控硅的陽極接所述的用電裝置的電源接口端，所述的第一可控硅的陰極接主用/備用電源輸出端和所述的隔離變壓器的第一次級線圈的異相端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源切換電路，其特征在于:還包括產(chǎn)生分別驅(qū)動所述的第一開關(guān)電路、第~開關(guān)電路、第二開關(guān)電路和第四開關(guān)電路的聞頻方波彳目號的聞頻方波"[目號產(chǎn)生器，所述的高頻方波信號產(chǎn)生器在輸入低電平時產(chǎn)生高頻方波信號與所述的第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路、第三開關(guān)電路和第四開關(guān)電路的隔離變壓器的初級線圈的同相端相連。
【文檔編號】H02J9/06GK203456942SQ201320509957
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】劉軍, 張建光, 蔣中為 申請人:深圳市金威源科技股份有限公司