一種電源自動修復系統的制作方法
【專利摘要】一種電源自動修復系統，連接于開關電源組和負載組之間，包括電壓采樣電路、電流采樣電路、濾波網絡、放大電路、主控單元、繼電器組和本機供電電路；該主控單元與繼電器驅動電路相連，將得到的多路電壓采樣值和多路電流采樣值分別與預設的閥值比較以判斷是否出現異常，若電壓采樣值異常，則開關電源組中出現異常，控制繼電器驅動電路切斷發生故障的開關電源，接通備用開關電源；若電流采樣值出現異常，則負載組中出現異常，控制繼電器驅動電路切斷發生故障的負載的電源；若二者均異常，則切斷發生故障的開關電源和故障負載電源，并將故障現象和處理結果報告給遠程終端。本實用新型功能多樣，可應用于直流電源的自動修復。
【專利說明】—種電源自動修復系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電源應用管理領域，特別是一種電源自動修復系統。
【背景技術】
[0002]電源是電子設備不可或缺的能源供給裝置。在由市電供電的電子設備中，當今的發展趨勢是開關電源，和整個電子設備相比，開關電源的普遍缺陷是可靠性低，容易出現故障或損壞。而一但出現故障或損壞，設備將陷于癱瘓。因此，開關電源往往決定整個電子設備的可靠性和壽命。開關電源一旦出現故障，不僅維修費用高，而且維修周期長，尤其對于遠程設備，在修復之前要長時間停機，影響設備的正常使用。
實用新型內容
[0003]本實用新型的主要目的在于克服現有技術中的上述缺陷，提出一種可應用于直流電源的電源自動修復系統。
[0004]本實用新型采用如下技術方案:
[0005]一種電源自動修復系統，連接于開關電源組和負載組之間，其特征在于:包括電壓采樣電路、電流采樣電路、濾波網絡、放大電路、主控單元、繼電器組和本機供電電路；該電壓采樣電路與負載組和主控單元相連以獲得多路電壓采樣值后送入主控單元；該電流采樣電路與負載組相連以獲得多路與被采樣電流相關的電壓值；濾波網絡位于電流采樣電路與放大電路之間以濾除開關電源的殘留紋波或電網雜波干擾；該放大電路與濾波網絡和主控單元相連將每路與被采樣電流相關的電壓值進行放大后送入主控單元；該繼電器組包括與開關電源組相連的輸入繼電器組、與負載組相連的輸出繼電器組及與輸入繼電器組和輸出繼電器組相連的繼電器驅動電路；該本機供電電路與其余電路相連以提供電源；
[0006]該主控單元與繼電器驅動電路相連將得到的多路電壓采樣值和多路電流采樣值分別與預設的閥值比較以判斷是否出現異常，若電壓采樣值異常，控制繼電器驅動電路切斷發生故障的開關電源，接通備用開關電源；若電流采樣值出現異常，控制繼電器驅動電路切斷發生故障的負載的電源；若二者均異常，則切斷發生故障的開關電源和故障負載的電源。
[0007]優選的，所述電壓采樣電路采用多路與負載組對應的電阻分壓器，每路電阻分壓器包括兩個串聯的電阻以對開關電源輸出電壓分壓，電壓采樣值Uvsampn = Uc*Rnl/(Rnl+Rn2)，其中，Rnl為第一分壓電阻，Rn2為第二分壓電阻，η表示所述負載組所包含的第η路負載，Uc為開關電源的輸出電壓值亦即被米樣電壓。
[0008]優選的，所述電流采樣電路采用多路與負載組對應的霍爾器件Hn3采樣以將對應的被米樣電流值轉換成電壓值，每路霍爾器件的輸出電壓Umn與對應負載被米樣的電流成一定函數關系，即Umi = f (Iui)，ILn為負載被采樣電流；所述放大電路采用與電流采樣電路對應的多個運算放大器實現，其電壓放大倍數Gu滿足:1 < Gu < Vcc/UIHn，其中Vrc為主控單元的供電電壓。
[0009]優選的，所述電流采樣電路采用多路與負載組的負載對應的毫歐采樣電阻Rn3采樣以將對應的被采樣電流轉換成電壓值，每路毫歐采樣電阻的壓降Ulsampn與對應負載的被采樣負載電流關系為Ulsampn = Rn3*ILn, Rn3為毫歐采樣電阻，ILn為負載被采樣電流；所述放大電路采用與電流采樣電路對應的多個運算放大器實現，其電壓放大倍數Gu滿足I ( Gu< VwZUlsampn，其中Ncc為主控單元的供電電壓。
[0010]優選的，所述濾波網絡包括多路與所述多路電流采樣電路對應的LC-JI形低通濾波器，每路LC-π形低通濾波器包括I個電感Ln和2個電容Cn2和Cn3，該電感一端與電流米樣電路輸出端相連，另一端與放大電路輸入端相連，該2個電容分別并聯于電流米樣電路輸出端和放大電路輸入端。
[0011]優選的，還包括有與主控單元相連的網絡端口、升級端口和聯機端口。
[0012]優選的，所述繼電器驅動電路采用繼電器驅動IC或分立件三極管驅動電路。
[0013]優選的，所述輸入繼電器組包括多路分別與開關電源組的開關電源一一對應連接的中功率繼電器；所述輸出繼電器組包括多路分別與負載組的負載一一對應連接的中功率繼電器。
[0014]由上述對本實用新型的描述可知，與現有技術相比，本實用新型具有如下有益效果:
[0015]1、本實用新型可用于直流電源的自動修復:a、當開關電源異常時，自動切斷故障開關電源，同時接通備用開關電源，改由備用開關電源供電，以排除開關電源故障，并將故障數據報告給遠程控制室終端山、當負載異常時，切斷故障負載的電源，以防止故障擴大及保護開關電源免遭損壞，并將故障數據報告給遠程控制室終端；c、當開關電源和負載同時異常時，切斷故障開關電源和故障負載的電源，并將故障數據報告給遠程控制室終端。
[0016]2、網絡通信:可通過網線與遠程控制室的計算機終端進行實時通信。
[0017]3、遠程控制:可在遠程控制室的計算機終端對本修復系統進行開關機、切換等控制。
[0018]4、本修復系統可將當前工作狀態報告給遠程控制室的計算機終端，有異常時，發出報警信號；有異常時，通過網絡給管理者發手機短信或QQ留言提示。
[0019]5、查詢:在遠程控制室的計算機終端可查詢本修復系統的實時工作狀態和歷史數據。
[0020]6、聯機:本修復系統通過數據線可實現多機互聯，以擴展修復電源單元的數量，提高本修復系統的靈活性。
[0021]7、加密授權:可對本修復系統進行加密，只有經授權的人員方可對本修復系統進行遠程控制等操作。
[0022]8、本實用新型的本機供電電路采用線性電源或開關電源。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的原理框圖；
[0024]圖2為本實用新型與開關電源組和負載組的連接示意圖；
[0025]圖3為本實用新型應用實施例(電阻采樣)；
[0026]圖4為本實用新型本機供電電路示意圖；
[0027]圖5為本實用新型的繼電驅動；
[0028]圖6為本實用新型應用實施例(霍爾器件采樣)；
[0029]其中:10、電壓采樣電路，20、電流采樣電路，30、濾波網絡，40、放大電路，50、單片機，60、輸入繼電器組，70、輸出繼電器組，80、繼電器驅動電路。
【具體實施方式】
[0030]以下通過【具體實施方式】對本實用新型作進一步的描述。
[0031]參照圖1至圖3，一種電源自動修復系統，連接于開關電源組和負載組之間，包括電壓采樣電路10、電流采樣電路20、濾波網絡30、放大電路40、主控單元、繼電器組和本機供電電路。該開關電源組包括η路開關電源和I臺備用開關電源，該負載組包括η路負載，η=1、2、3...ο
[0032]該電壓采樣電路10輸入端與負載組和主控單元相連以獲得多路電壓采樣值后送入主控單元。電壓采樣電路10采用η路與負載組對應的電阻分壓器，第η路電阻分壓器包括兩個串聯的電阻:第一分壓電阻Rnl和第二分壓電阻Rn2，該第一分壓電阻Rnl —端接地，另一端連接主控單元的A/D端口和第二分壓電阻Rn2 —端，該第二分壓電阻Rn2另一端連接第η路負載的正端(也即圖3中的LVn端)，電壓采樣值Uvsampn = Uc*Rnl/ (Rn^Rn2)，η表示所述第η路負載，Uc為開關電源的輸出電壓值亦即被采樣電壓。
[0033]參照圖3，該電阻型電流采樣電路20輸入端與負載組相連以獲得多路被采樣電流并轉換成電壓值，包括與負載組的負載對應的毫歐電阻R13、R23...Rn3，該Rn3 —端連接負載的負端(也即圖3中的LGn)，另一端接地。每路電流采樣電路20的輸出電壓與對應被采樣的負載電流成一定函數關系，即Ulsanpn = f (IJ = Rn3*ILn, ILn為被采樣的負載電流。
[0034]濾波網絡30接于電流采樣電路20和放大電路40之間以濾除開關電源的殘留紋波或電網雜波干擾。包括η路與電流采樣電路20對應的LC- π形低通濾波器，第η路LC- π形低通濾波器包括I個電感L1^P 2個電容Cn2和Cn3，該電感一端與電流采樣電路20輸出端相連，另一端與放大電路40輸入端相連，該2個電容分別并聯于放大電路40輸入端和電流采樣電路20輸出端。濾波網絡30還包括并連于主控單元的A/D端口和地之間的η路濾波電容，包括C11...Cnl。
[0035]該放大電路40與濾波網絡30和主控單元相連將每路與電流采樣值相關的電壓值進行放大后送入主控單元，其電壓放大倍數Gu滿足:I < Gu < Vcc/UIHn (霍爾器件采樣)或I彡Gu < Vcc/UIsamp(毫歐電阻采樣)，其中Vcc為主控單元的供電電壓。
[0036]該放大電路40包括運算放大器IC1UC2...1Cn，對于第η路還包括Rn4、Rn5、Rn6、Rn7，該L 一端與Ln —端相連,該Rn4另一端連接ICn的同相輸入端和Rn5 —端,該Rn5另一端和Rn6 一端均接地，該Rn6另一端連接ICn的反向輸入端和Rn7 —端，該運算放大器ICn輸出端和Rn7另一端相連接主控單元的A/D端口。
[0037]該繼電器組包括與開關電源組相連的輸入繼電器組60、與負載組相連的輸出繼電器組70及與輸入繼電器組60和輸出繼電器組70相連的繼電器驅動電路80。輸入繼電器組60包括η路分別與開關電源組的開關電源一一對應連接的繼電器觸點KpK2...Kn，及一路ΚΑ。輸出繼電器組70包括η路分別與負載組的負載一一對應連接的繼電器觸點KPpKP2...KPn 及一路 KPa。
[0038]參照圖5，繼電器驅動電路80采用達林頓驅動器U2,繼電器線包K。K2...Kn, KP1、KP2...KPn及Ka和KPa均與驅動電路U2相連，該繼電器驅動電路80通過接插件XS1與主控單元相連(實施時也可不用接插件XS1而直接由PCB導線相連)。
[0039]本機供電電路與各部分電路相連以提供電源，本機供電電路可用線性電源或開關電源。參照圖4，線性電源供電電路具體包括與市電相連的變壓器T1，變壓器T1降壓后分兩路輸出，再分別經整流橋BR1、整流橋BR2整流，再經穩壓集成電路U3和U4穩壓后分別給主控單元和繼電器組供電，其中整流橋BR1正負輸出端之間連接有CD1和C1，整流橋BR2的正負輸出端之間連接有CD3和C3,穩壓集成電路U3輸出端和接地端之間連接有CD2和C2,穩壓集成電路U4輸出端和接地端之間連接有CD4和C4。
[0040]參照圖3，該主控單元與繼電器驅動電路80相連(即將圖5中的接插件XS1與圖3中的接插件XP1相連)。主控單元可采用具有網絡通信功能的通用型單片機50實現，將得到的多路電壓采樣值和多路電流采樣值分別與預設的閥值和正常值范圍比較以判斷是否出現異常，該閾值分別根據開關電源組的正常輸出電壓值和負載組的正常電流大小設定。若電壓采樣值異常，則開關電源組中出現異常，控制繼電器驅動電路80切斷發生故障的開關電源，接通備用開關電源(備用開關電源為單獨一臺開關電源)。若電流采樣值出現異常，則負載組中出現異常，控制繼電器驅動電路80切斷發生故障的負載的電源；若二者均異常，則切斷發生故障的開關電源和故障負載的電源。電壓采樣值異常包括電壓過高，電壓過低，無電壓，電壓反向(均與預設閾值比較)。電流采樣值異常包括電流過大、電流過小，無電流，電流反向(均與預設閾值比較)。電壓采樣值或(和)電流采樣值異常按“或”的邏輯關系判斷是否真。
[0041]具體規則如下:
[0042]I)對于電壓采樣
[0043]當第η路電壓采樣值大于設定閾值時，切斷該路開關電源的輸入和輸出，接通備用開關電源POW1，并通過網絡向遠程客戶端或管理員手機發送“第η路電壓過高已關閉并啟用備用電源”或類似提示。
[0044]當第η路電壓采樣值小于設定閾值時，切斷該路電源開關輸入和輸出，接通備用開關電源POW1，并通過網絡向遠程客戶端或管理員手機發送“第η路電壓過低已關閉并啟用備用電源”或類似提示。
[0045]當第η路電壓采樣值在正常值范圍內時，保持該路開關電源輸入和輸出，并通過網絡向遠程客戶端或管理員手機發送“第η路電壓正常”或類似提示。
[0046]2)對于電流采樣
[0047]當第η路電流采樣值與放大器的電壓增益Gu之積大于設定閾值時，切斷該路負載電源的輸入和輸出，并通過網絡向遠程客戶端或管理員手機發送“第η路電流過大已關閉”或類似提示。
[0048]當第η路電流采樣值與放大器的電壓增益Gu之積小于設定閾值時，延時10秒鐘后切斷該路負載電源的輸入和輸出，并通過網絡向遠程客戶端或管理員手機發送“第η路電流過小已關閉”或類似提示。
[0049]當第η路電流采樣值與放大器的電壓增益Gu之積在設定正常值范圍內時，保持該路負載電源的輸入和輸出，并通過網絡向遠程客戶端或管理員手機發送“第η路電流正常”或類似提示。
[0050]當第η路的電壓采樣值和電流采樣值與放大器的電壓增益Gu之積同時超出設定閾值時，切斷該路開關電源的輸入與輸出，并向遠程客戶端或管理員手機發送電壓和電流同時異常信息。
[0051]本實用新型還包括有與主控單元相連的網絡端口、升級端口和聯機端口。網絡端口為以太網端口 90，升級端口為RS232端口或USB端口，聯機端口為RS485端口 100。本實用新型該實施例可應用于LED顯示屏、安防系統等的直流電源的自動修復。
[0052]本實用新型的電流采樣電路20具有多個實施方式，可采用多路與負載組的負載對應的毫歐采樣電阻Rn3采樣以將被采樣電流轉換成電壓值，每路毫歐采樣電阻的壓降與對應負載的被采樣電流關系為Ulsampn = Rn3*ILn,Rn3為毫歐采樣電阻，ILn為負載被采樣電流。
[0053]另外參照圖6可采用多路與負載組對應的霍爾器件H13、H23...Hn3采樣以將對應負載被米樣電流轉換成電壓值，每路霍爾器件的輸出電壓與對應負載的被米樣電流成一定函數關系，即Umi = f(ILn)，ILn為負載被采樣電流。
[0054]上述僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的設計構思并不局限于此，凡利用此構思對本實用新型進行非實質性的改動，均應屬于侵犯本實用新型保護范圍的行為。
【權利要求】
1.一種電源自動修復系統，連接于開關電源組和負載組之間，其特征在于:包括電壓采樣電路、電流采樣電路、濾波網絡、放大電路、主控單元、繼電器組和本機供電電路；該電壓采樣電路與負載組和主控單元相連以獲得多路電壓采樣值后送入主控單元；該電流采樣電路與負載組相連以獲得多路與被采樣電流相關的電壓值；濾波網絡位于電流采樣電路與放大電路之間以濾除開關電源的殘留紋波或電網雜波干擾；該放大電路與濾波網絡和主控單元相連將每路與被采樣電流相關的電壓值進行放大后送入主控單元；該繼電器組包括與開關電源組相連的輸入繼電器組、與負載組相連的輸出繼電器組及與輸入繼電器組和輸出繼電器組相連的繼電器驅動電路；該本機供電電路與其余電路相連以提供電源； 該主控單元與繼電器驅動電路相連將得到的多路電壓采樣值和多路電流采樣值分別與預設的閥值比較以判斷是否出現異常，若電壓采樣值異常，控制繼電器驅動電路切斷發生故障的開關電源，接通備用開關電源；若電流采樣值出現異常，控制繼電器驅動電路切斷發生故障的負載的電源；若二者均異常，則切斷發生故障的開關電源和故障負載的電源。
2.如權利要求1所述的一種電源自動修復系統，其特征在于:所述電壓采樣電路采用多路與負載組對應的電阻分壓器，每路電阻分壓器包括兩個串聯的電阻以對開關電源輸出電壓分壓，電壓采樣值Uvsampn = Uc*Rnl/ (Rn^Rn2)，其中，Rnl為第一分壓電阻，Rn2為第二分壓電阻，η表示所述負載組所包含的第η路負載，Uc為開關電源的輸出電壓值亦即被采樣電壓。
3.如權利要求1所述的一種電源自動修復系統，其特征在于:所述電流采樣電路采用多路與負載組對應的霍爾器件Hn3采樣以將對應的被采樣電流值轉換成電壓值，每路霍爾器件的輸出電壓Ullfc與對應負載被采樣的電流成一定函數關系，即Ullfc= f (Ita)，Ita為負載被采樣電流；所述放大電路采用與電流采樣電路對應的多個運算放大器實現，其電壓放大倍數Gu滿足:1彡Gu < Vee/UIHn，其中V。。為主控單元的供電電壓。
4.如權利要求1所述的一種電源自動修復系統，其特征在于:所述電流采樣電路采用多路與負載組的負載對應的毫歐采樣電阻Rn3采樣以將對應的被采樣電流轉換成電壓值，每路毫歐采樣電阻的壓降Ulsampn與對應負載的被采樣負載電流關系為Ulsampn = Rn3*ILn, Rn3為毫歐采樣電阻，Ita為負載被采樣電流；所述放大電路采用與電流采樣電路對應的多個運算放大器實現，其電壓放大倍數Gu滿足I彡Gu < Vcc/UIsampn，其中Vrc為主控單元的供電電壓。
5.如權利要求1所述的一種電源自動修復系統，其特征在于:所述濾波網絡包括多路與所述多路電流采樣電路對應的LC-Ji形低通濾波器，每路LC-Ji形低通濾波器包括I個電感Ln和2個電容Cn2和Cn3,該電感一端與電流米樣電路輸出端相連,另一端與放大電路輸入端相連，該2個電容分別并聯于電流采樣電路輸出端和放大電路輸入端。
6.如權利要求1所述的一種電源自動修復系統，其特征在于:還包括有與主控單元相連的網絡端口、升級端口和聯機端口。
7.如權利要求1所述的一種電源自動修復系統，其特征在于:所述繼電器驅動電路采用繼電器驅動IC或分立件三極管驅動電路。
8.如權利要求1所述的一種電源自動修復系統，其特征在于:所述輸入繼電器組包括多路分別與開關電源組的開關電源一一對應連接的中功率繼電器；所述輸出繼電器組包括多路分別與負載組的負載 對應連接的中功率繼電器。
【文檔編號】H02J9/04GK204205703SQ201420598694
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月16日 優先權日:2014年10月16日
【發明者】曹克信 申請人:福建成達興智能科技股份有限公司