應急轉換電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電路領域，更具體地說，涉及一種在主電源和備用電源之間進行切換的電路。
【背景技術】
[0002]通常，在工業用的電路中都會包含應急供電線路，應急供電線路中包含電池。在電路正常工作時，由外部的主電源為用電器件供電，同時通過外部的主電源為應急供電線路中的電池充電。在出現電路故障或者其他意外時，外部的主電源被切斷，此時需要切換到應急供電線路，由電池繼續為用電器件供電。而該切換的動作由應急轉換電路實現。
[0003]圖1揭示了現有技術中采用的應急轉換電路的電路圖。圖1所示的電路是用于照明系統，其中的照明元件是LED (圖中標記為LED) ο LED具有兩個連接弓I腳LED+和LED-。圖1所示的電路中的主電源標記為DR，包括兩個弓I腳DR+和DR-。管腳DR+與管腳LED+連接，管腳DR-與管腳LED-連接，在正常工作時，由主電源DR為LED供電。
[0004]繼電器和一組管腳構成轉換組件JD，繼電器連接到繼電器控制電路(圖中為顯示)，繼電器控制電路產生繼電器控制信號RCS，繼電器控制信號RCS控制繼電器動作，使得一組管腳中的不同管腳相互連通。繼電器通過控制一組管腳之間的連接與斷開來實現電路的轉換。如圖所示，轉換組件JD的2號管腳連接到DR-，轉換組件JD的3號管腳連接到LED-，于是等于在主電源與LED的電路中插入了轉換組件。在電路正常工作時，轉換組件JD的2號管腳與3號管腳連接，相當于DR-與LED-連通。同時，主電源還對電池BT進行充電。在電路正常工作時，轉換組件JD的3號管腳和4號管腳、5號管腳和6號管腳是分別斷開的，因此芯片1C、升壓電路均不處于工作狀態，僅有電池BT由主電源進行充電。
[0005]當出現意外情況導致主電源被切斷時，繼電器在繼電器控制信號RCS的控制下作用，使得轉換組件JD的2號管腳與3號管腳斷開，這樣DR-與LED-的連接斷開，主電源與LED的連接被斷開。繼電器還使得轉換組件JD的3號管腳和4號管腳接通、5號管腳和6號管腳接通。在3號管腳和4號管腳接通、5號管腳和6號管腳分別接通后，切換器件K導通。在圖1所示的實施例中，切換器件K是開關元件，例如三極管。切換器件K導通后，電池BT與芯片IC之間的連接被接通，電池BT向芯片IC供電使得芯片開始運作。在圖1所示的實施例中，電池BT通過電阻R1、電容Cl連接到芯片IC的I號管腳(Vcc)、2號管腳(Toff)和4號管腳(GND)。同時，通過由開關元件Vl和電感LI組成的升壓電路(boost circuit)，芯片IC處于升壓工作狀態，使得芯片IC能夠輸出足夠的電壓來驅動LED。芯片IC通過8號管腳(OVP)輸出驅動電壓，進一步通過濾波電路后來驅動LED。在圖1所示的實施例中，濾波電路由電容C2實現。在一個實施例中，芯片IC通過8號管腳(OVP)輸出的基準電壓Vref= IV，如果希望獲得不同的驅動電壓，可以通過分壓電路來實現。在圖1所示的實施例中，分壓電路由電阻R2和電阻R3實現，通過電阻R2和電阻R3能夠獲得不同的輸出的驅動電壓。這樣，LED在電池BT和芯片IC的供電下繼續工作。同時，芯片IC還對回路中的電流進行檢測。IC芯片的7號管腳(FB)檢測LED的電流，如圖1所示，借助于檢測電阻R5，芯片IC通過7號管腳(FB)檢測LED的電流。IC芯片的6號管腳(CS)檢測峰值電流，如圖1所示，借助于檢測電阻R4和開關元件VI，芯片IC通過6號管腳(CS)檢測峰值電流。
[0006]圖1所示的現有技術中采用的應急轉換電路的電路圖雖然能夠實現應急狀態下供電源的轉換，但存在幾個顯著的缺陷:
[0007]I)由于轉換是由繼電器實現，而繼電器是一個電磁組件，因此在繼電器工作時，電路中存在較為嚴重的電磁干擾情況，在對于電磁干擾要求較高的領域應用收到限制。
[0008]2)由于繼電器是靠吸合動作來完成切換，因此在吸合的瞬間會產生很大的吸合電流，吸合電流會對觸點造成不利影響，使得觸點容易出現碳化，造成失效或者錯誤的操作。
[0009]3)繼電器的響應時間較長，反應比較慢。由于繼電器需要通過吸合動作來完成切換，因此通常都需要0.5秒，S卩500毫秒以上的響應時間。在對于響應時間有較高要求的場合無法使用，例如火警要求響應時間在250毫秒以下，繼電器無法滿足要求。較長的響應時間還會造成電池電量的額外損耗，根據測算，使用繼電器作為轉換組件，電池電量的使用效率在80%左右。
[0010]4)采用繼電器存在其他的缺陷，比如適應的溫度范圍較窄，要求在85攝氏度以下的環境中工作，繼電器成本較高，與繼電器配合的輔助電路的規模較大，成本高，占用的空間也較大。
【實用新型內容】
[0011]本實用新型旨在提出一種應急轉換電路，由開關元件替代繼電器來作為轉換組件。
[0012]根據本實用新型的一實施例，提出一種應急轉換電路，接入到主電源和用電器件之間，包括備用電源、驅動電路和轉換組件，主電源為用電器件供電，轉換組件切斷驅動電路，主電源對用電器件的供電被切斷，轉換組件接通驅動電路，備用電源通過驅動電路為用電器件供電，轉換組件是開關元件。
[0013]在一個實施例中，備用電源是電池，驅動電路包括切換電路、芯片和升壓電路。
[0014]在一個實施例中，開關元件接入到主電源與用電器件的連接電路中，開關元件還與切換電路連接。
[0015]在一個實施例中，開關元件接通主電源與用電器件，主電源對用電器件供電，開關元件切斷切換電路，切換電路被切斷，芯片和升壓電路不工作。
[0016]在一個實施例中，開關元件斷開主電源與用電器件，主電源對用電器件的供電被切斷，開關元件接通切換電路，電池為芯片供電，芯片啟動，升壓電路使得芯片工作于升壓模式，芯片輸出電壓驅動用電器件。
[0017]在一個實施例中，在芯片的輸出端和用電器件之間還包括濾波電路和分壓電路，分壓電路根據用電器件的額定電壓調節芯片的輸出端的輸出電壓。
[0018]在一個實施例中，切換電路由開關元件組成。
[0019]在一個實施例中，升壓電路包括開關元件和電感。
[0020]本實用新型的應急轉換電路使用開關元件取代繼電器作為轉換組件，消除了電磁干擾和吸合電流的問題，也降低了實現成本和電路規模，還縮短了響應時間并提升了電池電量的使用效率。
【附圖說明】
[0021]本實用新型上述的以及其他的特征、性質和優勢將通過下面結合附圖和實施例的描述而變的更加明顯，在附圖中相同的附圖標記始終表示相同的特征，其中:
[0022 ]圖1揭示了現有技術中采用的應急轉換電路的電路圖。
[0023]圖2揭示了根據本實用新型的一實施例的應急轉換電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0024]本實用新型旨在提出一種應急轉換電路，接入到主電源和用電器件之間，包括備用電源、驅動電路和轉換組件，主電源為用電器件供電，轉換組件切斷驅動電路，主電源對用電器件的供電被切斷，轉換組件接通驅動電路，備用電源通過驅動電路為用電器件供電，轉換組件是開關元件。備用電源是電池，驅動電路包括切換電路、芯片和升壓電路。開關元件接入到主電源與用電器件的連接電路中，開關元件還與切換電路連接。開關元件接通主電源與用電器件，主電源對用電器件供電，開關元件切斷切換電路，切換電路被切斷，芯片和升壓電路不工作。開關元件斷開主電源與用電器件，主電源對用電器件的供電被切斷，開關元件接通切換電路，電池為芯片供電，芯片啟動，升壓電路使得芯片工作于升壓模式，芯片輸出電壓驅動用電器件。在芯片的輸出端和用電器件之間還包括濾波電路和分壓電路，分壓電路根據用電器件的額定電壓調節芯片的輸出端的輸出電壓。切換電路由開關元件組成。升壓電路包括開關元件和電感。
[0025]圖2揭示了根據本實用新型的一實施例的應急轉換電路的電路圖。與圖1相比較，本實用新型的應急轉換電路中不再使用繼電器作為轉換組件，而是使用開關元件來取代繼電器作為轉換組件。此外，圖2所示的電路圖與圖1所示的電路圖相比較，還存在以下的幾處不同:在原來的切換器件K(在圖2中標記為切換器件Kl)上連接一個開關元件K2，開關元件K2用于控制切換器件Kl的導通與關閉。切換器件Kl和K2構成切換電路。芯片IC的管腳重新配置功能，特別是芯片IC的5號?8號管腳的功能進行重新配置。除了上述的部分以外，圖2的電路與圖1的電路基本一致。圖2所示的電路同樣是用于照明系統，其中的照明元件是LED(圖中標記為LED) IED具有兩個連接引腳LED+和LED-。圖1所示的電路中的主電源標記為DR，包括兩個引腳DR+和DR-。管腳DR+與管腳LED+連接，管腳DR-與管腳LED-連接，在正常工作時，由主電源DR為LED供電。
[0026]開關元件V2構成轉換組件，開關元件V2接入到主電源與LED之間，如圖2所示，開關元件V2接入到DR-與LED-之間。開關元件V2還與由切換器件Kl和K2組成的切換電路相連。開關元件V2還連接到芯片IC的7號管腳(CS)。此處需要說明的是，在圖2所示的實施例中，芯片IC的7號管腳(CS)被配置為執行檢測峰值電流的功能。在電路正常工作時，開關元件V2使得DR-與LED-連通。同時，主電源還對電池BT進行充電。在電路正常工作時，開關元件V2使得切換器件K2不導通，因此切換電路(包括切換器件Kl和切換器件K2)不工作，芯片1C、升壓電路均不處于工作狀態，僅有電池BT由主電源進行充電。
[0027]當出現意外情況導致主電源被切斷時，開關元件V2使得DR-與LED-之間的連接被切斷，主電源與LED的連接被斷開。開關元件V2同時使得切換器件K2導通，切換器件K2導通后，切換器件Kl也導通，在圖2所示的實施例中，切換器件Kl和切換器件K2都是開關元件，例如三極管。切換器件Kl導通后，IC芯片、電池BT、升壓電路的工作原理與圖1所示的電路類似。電池BT與芯片IC之間的連接被接通，電池BT向芯片IC供電使得芯片開始運作。在圖2所示的實施例中，電池BT通過電阻Rl、電容Cl連接到芯片IC的I號管腳(Vcc)、2號管腳(TofT)和4號管腳(GND)。同時，通過由開關元件Vl和電感LI組成的升壓電路(boost circuit)，芯片IC處于升壓工作狀態，使得芯片IC能夠輸出足夠的電壓來驅動LED。芯片IC通過8號管腳(G)輸出驅動電壓，進一步通過濾波電路后來驅動LED。在圖2所示的實施例中，濾波電路由電容C2實現。在一個實施例中，芯片IC通過8號管腳(OVP)輸出的基準電壓Vref= IV，如果希望獲得不同的驅動電壓，可以通過分壓電路來實現。在圖2所示的實施例中，分壓電路由電阻R2和電阻R3實現，通過電阻R2和電阻R3能夠獲得不同的輸出的驅動電壓。這樣，LED在電池BT和芯片IC的供電下繼續工作。同時，芯片IC還對回路中的電流進行檢測。圖2所示的電路中芯片IC在5號?8號管腳的配置上與圖1所示的電路不同。IC芯片的5號管腳(FB)檢測LED的電流，如圖2所示，借助于檢測電阻R5，芯片IC通過5號管腳(FB)檢測LED的電流。IC芯片的7號管腳(CS)檢測峰值電流，如圖2所示，借助于檢測電阻R4和開關元件VI，芯片IC通過7號管腳(CS)檢測峰值電流。
[0028]針對繼電器的不足，采用開關元件取代繼電器作為轉換組件后可以獲得下述的優勢:
[0029]I)開關元件不是電磁組件，因此可以大幅度降低電磁干擾的情況。
[0030]2)開關元件不存在吸合動作，也沒有吸合電流，因此可以緩解觸點碳化的情況。
[0031]3)開關元件的響應時間短，反應快。開關元件的響應時間在10毫秒左右，能夠滿足大部分對響應時間有較高要求的應用場合。同時，縮短響應時間后還能減少電池電量的額外損耗，根據測算，使用開關元件作為轉換組件，電池電量的使用效率在90%左右。
[0032]4)開關元件的溫度范圍更寬，可以在120攝氏度以下的環境中工作，作為單個器件，開關元件成本低，并且與之配合的輔助電路規模小，成本低，占用的空間也小。
[0033]綜合而言，本實用新型的應急轉換電路使用開關元件取代繼電器作為轉換組件，消除了電磁干擾和吸合電流的問題，也降低了實現成本和電路規模，還縮短了響應時間并提升了電池電量的使用效率。
[0034]上述實施例是提供給熟悉本領域內的人員來實現或使用本實用新型的，熟悉本領域的人員可在不脫離本實用新型的實用新型思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或變化，因而本實用新型的保護范圍并不被上述實施例所限，而應該是符合權利要求書提到的創新性特征的最大范圍。
【主權項】
1.一種應急轉換電路，接入到主電源和用電器件之間，包括備用電源、驅動電路和轉換組件，其特征在于，主電源為用電器件供電，轉換組件切斷驅動電路，主電源對用電器件的供電被切斷，轉換組件接通驅動電路，備用電源通過所述驅動電路為用電器件供電，所述轉換組件是開關元件。2.如權利要求1所述的應急轉換電路，其特征在于，所述備用電源是電池，所述驅動電路包括切換電路、芯片和升壓電路。3.如權利要求2所述的應急轉換電路，其特征在于，所述開關元件接入到主電源與用電器件的連接電路中，所述開關元件還與所述切換電路連接。4.如權利要求3所述的應急轉換電路，其特征在于，開關元件接通主電源與用電器件，主電源對用電器件供電，開關元件切斷切換電路，切換電路被切斷，芯片和升壓電路不工作。5.如權利要求3所述的應急轉換電路，其特征在于，開關元件斷開主電源與用電器件，主電源對用電器件的供電被切斷，開關元件接通切換電路，所述電池為芯片供電，芯片啟動，升壓電路使得芯片工作于升壓模式，芯片輸出電壓驅動用電器件。6.如權利要求5所述的應急轉換電路，其特征在于，在芯片的輸出端和用電器件之間還包括濾波電路和分壓電路，分壓電路根據用電器件的額定電壓調節芯片的輸出端的輸出電壓。7.如權利要求3所述的應急轉換電路，其特征在于，所述切換電路由開關元件組成。8.如權利要求3所述的應急轉換電路，其特征在于，所述升壓電路包括開關元件和電感。
【專利摘要】本實用新型揭示了一種應急轉換電路，接入到主電源和用電器件之間，包括備用電源、驅動電路和轉換組件，主電源為用電器件供電，轉換組件切斷驅動電路，主電源對用電器件的供電被切斷，轉換組件接通驅動電路，備用電源通過驅動電路為用電器件供電，轉換組件是開關元件。本實用新型的應急轉換電路使用開關元件取代繼電器作為轉換組件，消除了電磁干擾和吸合電流的問題，也降低了實現成本和電路規模，還縮短了響應時間并提升了電池電量的使用效率。
【IPC分類】H02J9/06
【公開號】CN205385338
【申請號】CN201620085923
【發明人】夏紅兵, 張永強, 李玉如
【申請人】庫柏電氣(常州)有限公司
【公開日】2016年7月13日
【申請日】2016年1月28日