一種直流電源切換器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種直流電源切換器，用于實現A路電源和B路電源對外設供電的快速切換，包括控制單元、主控單元、輸出及輸出采樣單元、A路采樣單元、B路采樣單元；其中A路采樣單元、B路采樣單元將采樣結果輸送給控制單元，控制單元根據電源信號的采樣結果及鎖定情況，選擇發送A路電源或B路電源的供電信號給主控單元，主控單元根據控制單元的信號指令選擇供電電源的通道號并進行鎖定；本實用新型的直流電源切換器，可以根據兩路輸入電源的輸入電壓信號，選擇一路作為主供電源輸出，另一路自動作為備用電源，在主供電源掉電時，設備可以自動切換到備用電源，確保了外設的連續供電和輸入電壓的過欠壓保護、輸出的過流保護。
【專利說明】一種直流電源切換器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于直流供電裝置【技術領域】，涉及一種用于大功率外設的直流電源切換器。
【背景技術】
[0002]目前在很多特殊領域，大功率外圍設備的供電必須不間斷供電，在直流供電領域主要有兩種方法用于確保直流供電系統的不間斷工作。
[0003]第一種方案采用直流無擾電源切換器，但是在電源切換過程中直流電壓降低時間較長，直流電壓降低10%的持續時間大約為90ms，此外無過欠壓保護功能、過流保護功能以及無法實現對電源負極的隔離，也限制了其廣泛應用。
[0004]第二種方案采用兩路直流電源同時供電，在兩路直流電源的正極分別加大功率二極管，使電壓高的一路電源為主供電源，電壓低的一路為備用電源。存在的問題是當二極管上通過電流較大時，二極管壓降增大，使得輸出電壓降低且不穩定；若果其中一路隔離二極管損毀短路時，會發生兩路電源輸出間無隔離，出現燒毀供電電源的情況，存在安全性不高，功耗較大，電壓不穩等問題。
實用新型內容
[0005]為了克服現有技術中存在的切換時間長、電源之間無隔離等問題，本實用新型提出了一種直流電源切換器，具有切換時間短，應用安全等優點。
[0006]本實用新型直流電源切換器的技術內容如下:
[0007]—種直流電源切換器，用于實現A路電源和B路電源對外設供電的快速切換，其中直流電源切換器包括控制單元、主控單元、輸出及輸出采樣單元、A路輔助電源、B路輔助電源、A路采樣單元、B路采樣單元；
[0008]A路輔助電源由A路電源提供，并用于給控制單元和A路采樣單元供電；B路輔助電源由B路電源提供，并用于給控制單元和B路采樣單元供電；A路采樣單元、B路采樣單元分別實現對A路電源、B路電源的電壓信號采集，并將采樣結果輸送給控制單元；
[0009]控制單元根據電源信號的采樣結果及鎖定情況，選擇發送A路電源或B路電源的供電信號給主控單元；主控單元根據控制單元的信號指令選擇供電電源的通道號并進行鎖定；輸出及輸出采樣單元實現供電電源對外設的輸出，同時對輸出電源的電流信號進行采樣，并將采樣結果輸出至主控單元供切換及安全保護。
[0010]上述直流電源切換器中，A路電源和B路電源的正、負極分別通過各自的大功率絕緣柵雙極型晶體管進行切換。
[0011]上述直流電源切換器中，大功率絕緣柵雙極型晶體管的切換時間小于5ms。
[0012]上述直流電源切換器中，A路電源和B路電源通過直流斷路器實現通道選擇和過流保護。
[0013]本實用新型的有益技術效果為:[0014]1、本實用新型的直流電源切換器，可以根據兩路輸入電源的輸入電壓信號，選擇一路作為主供電源輸出，另一路自動作為備用電源，在主供電源掉電時，設備可以自動切換到備用電源，確保了外設的連續供電，同時對電源的電壓、電流信號進行采樣，實現了輸入電壓的過欠壓保護以及輸出過流保護。
[0015]2、本實用新型的兩路供電電源的輸入分別采用大功率絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)對輸入正負極同時實現了隔離，具有小于5ms的切換時間，滿足了精密外設對電源切換時間的要求。
[0016]3、本實用新型的兩路供電電源分別通過直流斷路器實現通道選擇和過流保護，滿足了人為選擇的特殊要求，并確保了兩路供電過程中的安全性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型直流電源切換器的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，本實用新型的直流電源切換器包括控制單元、主控單元、輸出及輸出采樣單元、A路輔助電源、B路輔助電源、A路采樣單元、B路采樣單元；A路輔助電源由A路電源提供，并用于給控制單元和A路采樣單元供電；B路輔助電源由B路電源提供，并用于給控制單元和B路采樣單元供電；A路采樣單元、B路采樣單元分別實現對A路電源、B路電源的電壓信號采集，并將采樣結果輸送給控制單元；控制單元根據電源信號的采樣結果及鎖定情況，選擇發送A路電源或B路電源的供電信號給主控單元；主控單元根據控制單元的信號指令選擇供電電源的通道號并進行鎖定；輸出及輸出采樣單元實現供電電源對外設的輸出，同時對輸出電源的電流信號進行采樣，并將采樣結果輸出至主控單元供切換及安全保護。具體結構中，控制單元可采用型號為TLP521的隔離光耦器件，主控單元可采用型號為RXGH72N60A3的RGBP器件，輸出及輸出采樣單元可采用型號為LM224的運算放大器，A路采樣單元和B路采樣單元均可采用型號為LM224運算放大器。
[0019]本實用新型的直流電源切換器工作原理是:當A路供電電源接通時，電源電壓分別到達A路采樣電路和A路輔助電源，A路輔助電源啟動給A路采樣電路以及控制電路提供工作電壓，A路采樣電路將采樣結果送給控制電路；控制電路根據采樣結果以及B路供電是否已經鎖定，發送相應的控制信號給主控電路。如果采樣結果正確并且B路供電沒有鎖定，控制電路就發送A路供電信號給主控電路，主控電路選擇讓A路輸出，同時鎖定該路為主供電源；如果采樣結果不正確或B路供電已經鎖定，則控制電路就發送A路不能供電信號給主控電路，主控電路選擇關斷A路，不讓A路輸出。同樣，當B路供電電源接通時，電源電壓分別到達B路采樣電路和B路輔助電源，B路輔助電源啟動給B路采樣電路以及控制電路提供工作電壓，B路采樣電路將采樣結果送給控制電路；控制電路根據采樣結果以及A路供電是否已經鎖定，發送相應的控制信號給主控電路。如果采樣結果正確并且A路供電沒有鎖定，控制電路就發送B路供電信號給主控電路，主控電路選擇讓B路輸出，同時鎖定該路為主供電源；如果采樣結果不正確或A路供電已經鎖定，則控制電路就發送B路不能供電信號給主控電路，主控電路選擇關斷B路，不讓B路輸出。當主控電路選擇讓任意一路輸出時，輸出及輸出采樣電路提供對外輸出，同時對輸出電流進行采樣，如果監測到輸出電流大于保護值時，輸出及輸出采樣電路發出信號給主控電路，主控電路選擇關斷輸出。
[0020]當兩路供電電壓同時供電時，電源默認先接通的一路為主供電源，用戶可以根據自己的需求，通過直流斷路器開關QA、QB進行選擇，如果A路為主供電源，B路為備用電源，關斷QA則為選擇B路為主供電源，再合上QA則為選擇A路為備用電源；如果B路為主供電源，A路為備用電源，關斷QB則為選擇A路為主供電源，再合上QB則為選擇B路為備用電源.[0021]當兩路供電時，如果主供電源出現掉電或電壓突降時，采樣電路同步采集到的參考電壓發生變化，并將這一變化同步反饋給控制電路，當主供電源電壓變化一定值后，控制電路將改變發送給主控電路的控制信號，將供電電源切換到備用電源。
[0022]為了滿足對切換時間的要求，A路電源和B路電源的正、負極分別通過各自的大功率絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)進行切換，確保了各個通道均獨立控制，安全隔離、安全切換，且切換時間小于5ms，同時兩路直流電源通過直流斷路器開關(QA、QB)實現通道選擇和過流保護。
[0023]以上措施實現了外設的不間斷供電以及主供電源與備用電源之間的自動切換，同時該直流電源切換器還提供了輸入電壓的過欠壓保護以及輸出過流保護功能，保證了兩路供電過程中的安全性。
【權利要求】
1.一種直流電源切換器，用于實現A路電源和B路電源對外設供電的快速切換，其特征在于:所述的直流電源切換器包括控制單元、主控單元、輸出及輸出采樣單元、A路輔助電源、B路輔助電源、A路采樣單元、B路采樣單元； 所述的A路輔助電源由A路電源提供，并用于給控制單元和A路采樣單元供電；所述的B路輔助電源由B路電源提供，并用于給控制單元和B路采樣單元供電；所述的A路采樣單元、B路采樣單元分別實現對A路電源、B路電源的電壓信號采集，并將采樣結果輸送給控制單元； 所述控制單元根據電源信號的采樣結果及鎖定情況，選擇發送A路電源或B路電源的供電信號給主控單元； 所述的主控單元根據控制單元的信號指令選擇供電電源的通道號并進行鎖定； 所述的輸出及輸出米樣單兀實現供電電源對外設的輸出，同時對輸出電源的電流信號進行采樣，并將采樣結果輸出至主控單元供切換及安全保護。
2.根據權利要求1所述的直流電源切換器，其特征在于:所述的A路電源和B路電源的正、負極分別通過各自的大功率絕緣柵雙極型晶體管進行切換。
3.根據權利要求2所述的直流電源切換器，其特征在于:所述大功率絕緣柵雙極型晶體管的切換時間小于5ms。
4.根據權利要求1所述的直流電源切換器，其特征在于:所述的A路電源和B路電源通過直流斷路器實現通道選擇和過流保護。
【文檔編號】H02J9/06GK203761126SQ201320802852
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2013年12月6日
【發明者】陳紅額, 王孝立, 侯海鋒, 王省科 申請人:西安航天自動化股份有限公司