專利名稱：應急電源切換電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及應急電源切換電路，更具體地說，涉及一種處理市電信號并在市電信 號斷開時切換到應急電源的控制電路。
背景技術：
為了保證重要設備供電不間斷，各個領域都使用了大量的應急電源(例如應急照 明電源、不間斷電源UPS等)。這些應急電源為在停電時提供有限電力發揮了巨大作用。使 用上述應急電源的設備中，通常具有市電及應急電源兩套供電系統，這兩套供電系統通過 一個切換裝置連接到設備內部電路。該切換裝置在市電斷電時將供電電源切換到應急電 源，以通過應急電源繼續為設備供電，從而避免因市電中斷而使設備停止工作。現有的電源切換裝置中，大多使用光耦隔離的方法直接采集市電信號，并根據上 述采集的市電信號判斷市電是否斷開或者斷電，以決定是否需將電源切換到應急電源。由于市電是一個交流信號，所以光耦的輸出信號是一個高低電平交換的周期信 號。若單純使用模擬電路處理光耦的輸出信號，則必須使用電容對光耦的輸出信號進行濾 波。而電容的引入又會導致光耦輸出信號的時間特性變得很差，從而使整個應急系統的響 應時間變長(100ms以上)，影響切換的即時性。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于，針對上述電源切換裝置中響應時間存在延遲的缺 陷，提供一種響應時間較短的應急電源切換電路。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種應急電源切換電路，包括 整流單元、直流采樣單元以及判斷單元，其中所述整流單元的輸入端連接到市電，所述直流 采樣單元的輸入端連接到所述整流單元輸出端的回路中并用于采集該回路中的電信號，所 述判斷單元連接到所述直流采樣單元的輸出端以根據該直流采樣單元的輸出判斷市電是 否斷開，該判斷單元在確認市電斷開時輸出切換到應急電源的指令。在本發明所述的應急電源切換電路中，所述直流采樣單元包括限流分壓電阻、采 樣電阻以及光耦合器，其中所述限流分壓電阻和采樣電阻串聯在整流單元輸出端之間，所 述光耦合器的輸入端與采樣電阻并聯連接、輸出端的第一端接地、第二端經由一個上拉電 阻接高電平。在本發明所述的應急電源切換電路中，所述判斷單元的輸入端連接到所述光耦合 器的第二端，該判斷單元以固定的時間間隔判斷其輸入端的電平信號。在本發明所述的應急電源切換電路中，所述判斷單元在預定時間段內判斷其輸入 端為高電平的次數超過指定閾值時輸出切換到應急電源的指令。在本發明所述的應急電源切換電路中，所述光耦合器導通時輸出信號的頻率為 100Hz，所述固定的時間間隔為1毫秒，所述預定時間段為10毫秒，所述指定閾值為3次。在本發明所述的應急電源切換電路中，所述限流分壓電阻包括兩組，該兩組限流分壓電阻分別連接到整流單元的兩個輸出端，所述采樣電阻連接所述兩組限流分壓電阻之 間。在本發明所述的應急電源切換電路中，每一組限流分壓電阻由四個電阻連接而 成，其中并聯后的第一電阻和第二電阻與并聯后的第三電阻和第四電阻串聯。本發明的應急電源切換電路，通過將市電信號轉換為直流電并根據對直流電的檢 測判斷市電是否斷開，縮短了市電信號的采集時間。相對于使用模擬電路處理光耦合器輸 出信號并使用電容濾波的方式，本發明可大大縮短市電信號的采集時間。
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中圖1是本發明應急電源切換電路實施例的示意圖；圖2是圖1的實施例的電路圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并 不用于限定本發明。如圖1所示，是本發明應急電源切換電路實施例的結構框圖。本實施例中，應急電 源切換電路包括整流單元11、直流采樣單元12以及判斷單元13，其中整流單元11的輸入 端連接到市電，直流采樣單元12的輸入端連接到整流單元11輸出端的回路中，判斷單元13 的輸入端連接到直流采樣單元12的輸出端并在確認市電斷開時輸出切換到應急電源的指 令。整流單元11用于將市電轉換為直流電，例如該整流單元11可采用全橋整流電路。 直流采樣單元12采集整流單元11輸出的直流電。判斷單元13用于根據直流采樣單元12 采集的直流電信號判斷市電是否斷開并在確認市電斷開時輸出切換到應急電源的指令。如圖2所示，是圖1中應急電源切換電路具體實現的電路圖。在該實施例中，整流 電路11為四個二極管組成的全橋整流電路，該全橋整流電路的輸入端連接到市電。直流采樣單元12包括限流分壓電阻R、R’、采樣電阻R38以及光耦合器TO，其中限 流分壓電阻和采樣電阻串聯在全橋整流電路的兩個輸出端之間，光耦合器U6的輸入端與 采樣電阻R38并聯連接、輸出端的第一端(引腳3)接地、第二端(引腳4)經由一個上拉電 阻Rl接高電平VCC。判斷單元13采用一個芯片CPUl (本實施例中采用STM32F103，相應地，上拉電阻 Rl所連接的高電平采用STM32F103的工作電壓3. 3V)，其輸入端連接到光耦合器TO的第二 端，該判斷單元13以固定的時間間隔判斷其輸入端的電平信號。該判斷單元13在預定時 間段內判斷其輸入端為高電平的次數超過指定閾值時輸出切換到應急電源的指令。此外，也可以將光耦合器TO的第一端(引腳3)連接到芯片CPUl的采樣腳并將其 第二端(引腳4)通過上拉電阻接到高電平VCC。如圖2所示，限流分壓電阻包括兩組，該兩組限流分壓電阻R、R’分別連接到全橋 整流電路的兩個輸出端，而采樣電阻R38則連接在該兩組限流分壓電阻之間。
特別地，每一組限流分壓電阻由四個電阻連接而成，例如限流分壓電阻R包括相 并聯連接的電阻R34與R36以及并聯連接的電阻R35與R37，且兩并聯電阻組成的電路相串 接；同理，限流分壓電阻R’包括相并聯連接的電阻R39與R41以及并聯連接的電阻R40與 R42，且兩并聯電阻組成的電路相串接。上述電路中，市電信號經過全橋整流電路的整流處理后，交流市電變成了直流電， 然后限流分壓電阻R、R’將上述直流電調整到適合光耦合器U6采集的輸入要求。通過上述 處理，可大大減少光耦合器TO輸出信號的低電平時間。在不增加電容對輸出信號濾波的基 礎上，強化光耦合器TO的平滑輸出能力。通過將光耦合器TO的輸出端的第一端(引腳3)接地、第二端(引腳4)通過一個 上拉電阻Rl連接到恒定的高電平VCC(高電平VCC的電壓值應與芯片可接受的輸入高電平 相配)，從而解決了光耦合器TO存在的低電平時間。在有市電時，光耦合器TO導通，其第二 端(引腳4)輸出為高低變化的周期信號，頻率為100Hz，幅值為3. 3V;在市電斷開時，光耦 合器U6輸出端的第二端一直輸出高電平，高電平占空比為20%。為了最快的辨別出光耦合器輸出端的第二端輸出的電壓是正常的高電平還是因 為市電斷開而造成光耦合器U6關斷造成的高電平，判斷單元13(即芯片CPU1)進行如下的 數據處理和判斷從t時刻開始，每隔Ims采樣一次，總共采樣10次，如果其中有3次或者 3次以上的采樣得到的結果是高電平，則判斷t時刻的4腳輸入為高電平，代表著市電處于 斷開狀態，判斷單元13輸出控制信號讓應急電源工作；如果10次中只有2次或者2次以下 的高電平信號，則判斷市電正常，不輸出控制信號，應急電源不工作。通過上述電路，可以使市電信號的采集時間遠遠小于現有技術中使用電容濾波后 采樣的方法所需要的采集時間。例如在相同外部條件的對照試驗中，使用電容濾波后采樣 所需的總反應時間約為214毫秒；而采用本發明的電路后采樣所需的總反應時間約為73毫 秒。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
一種應急電源切換電路，其特征在于，包括整流單元、直流采樣單元以及判斷單元，其中所述整流單元的輸入端連接到市電，所述直流采樣單元的輸入端連接到所述整流單元輸出端的回路中并用于采集該回路中的電信號，所述判斷單元連接到所述直流采樣單元的輸出端以根據該直流采樣單元的輸出判斷市電是否斷開，該判斷單元在確認市電斷開時輸出切換到應急電源的指令。
2.根據權利要求1所述的應急電源切換電路，其特征在于，所述直流采樣單元包括限 流分壓電阻、采樣電阻R38以及光耦合器TO，其中所述限流分壓電阻和采樣電阻R38串聯在 整流單元輸出端之間，所述光耦合器U6的輸入端與采樣電阻R38并聯連接、輸出端的第一 端接地、第二端經由一個上拉電阻Rl接高電平。
3.根據權利要求2所述的應急電源切換電路，其特征在于，所述判斷單元的輸入端連 接到所述光耦合器TO的第二端，該判斷單元以固定的時間間隔判斷其輸入端的電平信號。
4.根據權利要求3所述的應急電源切換電路，其特征在于，所述判斷單元在預定時間 段內判斷其輸入端為高電平的次數超過指定閾值時輸出切換到應急電源的指令。
5.根據權利要求4所述的應急電源切換電路，其特征在于，所述光耦合器U6導通時輸 出信號的頻率為100Hz，所述固定的時間間隔為1毫秒，所述預定時間段為10毫秒，所述指 定閾值為3次。
6.根據權利要求2所述的應急電源切換電路，其特征在于，所述限流分壓電阻包括兩 組，該兩組限流分壓電阻R、R’分別連接到整流單元的兩個輸出端，所述采樣電阻R38連接 所述兩組限流分壓電阻R、R’之間。
7.根據權利要求6所述的應急電源切換電路，其特征在于，每一組限流分壓電阻由四 個電阻連接而成，其中并聯后的第一電阻和第二電阻與并聯后的第三電阻和第四電阻串 聯。
全文摘要
本發明涉及一種應急電源切換電路，包括整流單元、直流采樣單元以及判斷單元，其中所述整流單元的輸入端連接到市電，所述直流采樣單元的輸入端連接到所述整流單元輸出端的回路中并用于采集該回路中的電信號，所述判斷單元連接到所述直流采樣單元的輸出端以根據該直流采樣單元的輸出判斷市電是否斷開，該判斷單元在確認市電斷開時輸出切換到應急電源的指令。本發明通過將市電信號轉換為直流電并根據對直流電的檢測判斷市電是否斷開，縮短了市電信號的采集時間。
文檔編號H02J9/06GK101931266SQ20091010822
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月19日 優先權日2009年6月19日
發明者葉浩, 周明杰, 樊亮, 鄭平 申請人:海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明工程有限公司