一种主备电切换保护装置的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及一种主备电切换保护装置。

背景技术：

在应急照明设备中，需要采用直流电源和交流市电相结合的方式为负载供电。以上两种供电方中以交流市电为主电源，在交流市电失效时将供电方式切换为电池为能源的直流电源，因此直流电源和负载之间需要具有一个开关模块以控制其导通和关闭。

为了实现上述功能，现有的开关模块通常采用继电器直接进行切换，在小功率及对时序要求不高的电源中，这种实现方式是可行的。但是在大功率及对时序要求较高的电路中，由于继电器的硬件特性，其切换速度较慢，而且由于电流较大，会直接损坏继电器。如果选用较大功率的继电器，会提高成本及占用较大的面积。

技术实现要素：

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种主备电切换保护装置，该装置采用开关晶体管和继电器并联的方式，避免单纯使用继电器进行开关切换存在的问题。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种主备电切换保护装置，其包括：

控制模块；

ac-dc转换模块，其输入端与交流电源连接，输出端与供电输出端连接；其控制端与所述控制模块连接；

电池，其输出端与开关晶体管的源极连接；

所述开关晶体管的漏极与所述供电输出端连接，其栅极与所述控制模块连接；

继电器，两个端子并联在所述开关晶体管的源极和漏极之间，其控制端与所述控制模块连接；

ac电压检测电路，与所述交流电源连接，以检测交流电源的电压；其输出端与所述控制模块连接；

所述控制模块被配置为：通过控制所述继电器和所述开关晶体管控制所述供电输出端的供电方式；当所述交流电源的电压正常时，控制所述ac-dc转换模块工作，为所述供电输出端供电；并在所述交流电源的电压不正常时使用电池为所述供电输出端供电。

本实用新型的进一步改进在于，所述ac电压检测电路包括依次连接的整流滤波模块、分压电路、回滞比较模块以及光耦模块；所述整流滤波模块的输入端与所述交流电源连接，其输出端与所述分压电路连接；所述分压电路的输出端与所述回滞比较模块的同相输入端连接，所述回滞比较模块的反向输入端与一个参考电压源连接；所述光耦模块的输出端与所述控制模块连接。

本实用新型的进一步改进在于，所述整流滤波模块包括桥式整流电路以及电容组成的滤波电路。

本实用新型的进一步改进在于，所述回滞比较模块包括运算放大器、电阻以及稳压二极管。

本实用新型的优点是：开关过程中采用开关晶体管(mos管)进行过渡，不仅可以加快开关速度，而且不会损坏继电器，又因为mos管开启时间很短，所以不会因为发热而损坏mos管，从而更加安全有效的进行主备电转换。

附图说明

图1为本实用新型主备电切换保护装置的原理图；

图2为ac-dc转换模块切换至电池的过程控制模块的输出波形图；

图3为电池切换至ac-dc转换模块的过程控制模块的输出波形图；

图4为ac电压检测电路的原理图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

实施例：如图1所示，本实用新型的实施例包括一种主备电切换保护装置，其包括：控制模块1；ac-dc转换模块2、电池3、继电器4以及开关晶体管5。

ac-dc转换模块2的输入端与交流电源6连接，其输出端与供电输出端7连接；其控制端与控制模块1连接。电池3的输出端与开关晶体管5的源极连接，该开关晶体管5的漏极与供电输出端7连接，其栅极与控制模块1连接。继电器4的两个端子并联在开关晶体管5的源极和漏极之间，其控制端与控制模块1连接。

控制模块1还连接有ac电压检测电路8，ac电压检测电路用于检测为ac-dc转换模块2供电的交流电源6的电压。如果该电压正常，表明ac-dc转换模块2可以为供电输出端7。当ac电压检测电路8检到交流电源6的电压过低时，此时ac-dc转换模块2无法为供电输出端7进行供电，此时应该使用电池3为供电输出端7进行供电。

控制模块1被配置为执行上述的切换动作。具体的，当交流电源6的电压正常时，控制ac-dc转换模块2工作，为供电输出端7供电；并在交流电源6的电压不正常时使用电池3为供电输出端7供电。控制模块1在通过控制继电器4动作进行供电方式切换的过程中，先控制开关晶体管5导通，并在继电器4动作完成后控制开关晶体管5关断。例如图2所示，供电方式由ac-dc转换模块2切换至电池的过程中，首先驱动开关晶体管导通，随后关闭ac-dc转换模块2，并使得继电器4导通，由于开关晶体管5已经导通，因此继电器4两端的电压不会突变，也不会产生电弧，可避免继电器4损坏，延长其使用寿命，增加可靠性。供电方式由电池3切换至ac-dc转换模块2的过程也与之类似，该过程如图3的时序图所示，图中开关晶体管的使能信号高电平有效。

如图4所示，ac电压检测电路8可采用多种方式进行实现。在一些实施例中，ac电压检测电路8包括依次连接的整流滤波模块81、分压电路82、回滞比较模块83以及光耦模块84。整流滤波模块81的输入端与交流电源6连接，用于将交流电压转变为直流信号。整流滤波模块81的出端与分压电路82连接，分压电路82的输出端与回滞比较模块83的同相输入端连接，回滞比较模块83的反向输入端与一个参考电压源85连接；光耦模块84的输出端与控制模块1连接。光耦模块84用于起到隔离作用。

在上述实施例中，整流滤波模块81包括桥式整流电路以及电容组成的滤波电路。该电路输出的直流信号包括一定的交流分量，为了避免交流电压在阈值附近造成继电器4反复动作，本实施例中，采用回滞比较模块83对整流滤波模块81的输出电压进行判断，避免在回滞比较模块83输出信号在其同相输入端的电压在参考电压源85的输出电压上下波动时导致输出信号波动。

在上述实施例中，回滞比较模块83采用运算放大器、电阻以及稳压二极管的组合进行实现。回滞比较模块83的具体实现方式为现有技术。

本实施例中，控制模块1的作用是根据ac电压检测电路8的检测结果输出图2和图3所示的时序波形。因此控制模块1可采用通过8位的mcu进行实现。此外，上述功能还可利用数字电路或者延时继电器进行实现，因此控制模块1的实现方式不涉及特定的软件和方法的改进。本实施例中的ac电压检测电路的结构简单可靠，且成本更低。

以上的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种主备电切换保护装置，其特征在于包括：

控制模块；

ac-dc转换模块，其输入端与交流电源连接，输出端与供电输出端连接；其控制端与所述控制模块连接；

电池，其输出端与开关晶体管的源极连接；

所述开关晶体管的漏极与所述供电输出端连接，其栅极与所述控制模块连接；

继电器，两个端子并联在所述开关晶体管的源极和漏极之间，其控制端与所述控制模块连接；

ac电压检测电路，与所述交流电源连接，以检测交流电源的电压；其输出端与所述控制模块连接；

所述控制模块被配置为：通过控制所述继电器和所述开关晶体管控制所述供电输出端的供电方式；当所述交流电源的电压正常时，控制所述ac-dc转换模块工作，为所述供电输出端供电；并在所述交流电源的电压不正常时使用电池为所述供电输出端供电。

2.根据权利要求1所述的一种主备电切换保护装置，其特征在于，所述ac电压检测电路包括依次连接的整流滤波模块、分压电路、回滞比较模块以及光耦模块；所述整流滤波模块的输入端与所述交流电源连接，其输出端与所述分压电路连接；所述分压电路的输出端与所述回滞比较模块的同相输入端连接，所述回滞比较模块的反向输入端与一个参考电压源连接；所述光耦模块的输出端与所述控制模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种主备电切换保护装置，其特征在于，所述整流滤波模块包括桥式整流电路以及电容组成的滤波电路。

4.根据权利要求2所述的一种主备电切换保护装置，其特征在于，所述回滞比较模块包括运算放大器、电阻以及稳压二极管。

技术总结
本实用新型公开了一种主备电切换保护装置，其包括控制模块；AC‑DC转换模块，其输入端与交流电源连接，输出端与供电输出端连接；其控制端与控制模块连接；电池，其输出端与开关晶体管的源极连接；开关晶体管的漏极与供电输出端连接，其栅极与控制模块连接；继电器，两个端子并联在开关晶体管的源极和漏极之间，其控制端与控制模块连接；AC电压检测电路，与交流电源连接，以检测交流电源的电压，控制模块根据其检测结果控制开关晶体管和晶体管，以实现供电切换。开关过程中采用开关晶体管(MOS管)进行过渡，不仅可以加快开关速度，而且不会损坏继电器，又因为MOS管开启时间很短，所以不会因为发热而损坏MOS管，从而更加安全有效的进行主备电转换。

技术研发人员：杭华;李璐
受保护的技术使用者：柏宜照明(上海)股份有限公司
技术研发日：2020.10.21
技术公布日：2021.07.13