CN103904770B - 一种交流电源与电池供电切换控制***及方法 - Google Patents

一种交流电源与电池供电切换控制***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种交流电源与电池供电切换控制***及方法，***包括：交流电源用于向开关电源、切换控制模块提供交流信号；开关电源用于将交流电源提供的交流信号变换成第一直流信号，并向电源切换模块提供第一直流信号；电池用于向电源切换模块提供第二直流信号；切换控制模块用于采集计算交流电源提供的交流信号的有效值，并据此来选择是向电源切换模块发送电池供电控制信号还是交流电源供电控制信号；电源切换模块，用于根据切换控制模块发送的供电控制信号实现所述第一直流信号与所述第二直流信号的供电切换。本发明提出的技术方案能够在交流电源电压不稳定时合理的实现交流电源与电池的供电切换，使得***的设计更加可靠和合理。

Description

一种交流电源与电池供电切换控制***及方法
技术领域
本发明涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种交流电源与电池供电切换控制***及方法。
背景技术
在使用交流电源和电池供电的双电源电子设备***中，电源的切换控制通常存在多种方式。采用专用电源芯片的切换控制方式为：判断交流电源经过开关电源处理后生成的直流电压，当直流电压丢失时，立即切换至电池供电，反之切换至交流电源供电。单片机采集直流电压的切换控制方式为：使用单片机采集交流电源经过开关电源处理后生成的直流电压，使用软件判断是切换至电池供电，还是切换至交流电源供电。
上述两种方案均无法解决当交流电源不稳定时电源中交流电源与电池的供电切换问题，因为当交流电源电压不正常时，处理交流电源的开关电源在很宽的范围内都能保持正常的直流电压输出。通常情况下，电子设备***的保险是基于额定功率与最低交流电源电压的比值设计的。在额定功率一定的情况下，当交流电源电压低于最低交流电源电压时，处理交流电源的开关电源依然能够正常工作，但是电子设备***的保险管将会工作在设计之外的状态，导致整个***的不稳定，此时需要切换至电池供电。
发明内容
本发明的目的在于提出一种交流电源与电池供电切换控制***及方法，能够在交流电源电压不稳定时合理的实现交流电源与电池的供电切换，防止不会因为交流电源电压过低而烧掉***的保险管，有效的保护保险管在设计之内的状态下工作，使得***更加的稳定、可靠。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种交流电源与电池供电切换控制***，所述***包括：交流电源、开关电源、电池、切换控制模块、电源切换模块；
所述交流电源，用于向所述开关电源、所述切换控制模块提供交流信号；
所述开关电源，用于将所述交流电源提供的所述交流信号变换成稳定的第一直流信号，并向所述电源切换模块提供所述第一直流信号；
所述电池，用于向所述电源切换模块提供第二直流信号；
所述切换控制模块，用于采集处理所述交流电源提供的交流信号，计算所述交流信号的电压的有效值，当所述交流信号的电压的有效值大于或等于设定的第一阈值时，向所述电源切换模块发送交流电源供电控制信号；当所述交流信号的电压的有效值小于设定的第一阈值时，向所述电源切换模块发送电池供电控制信号；当所述交流信号的电压的有效值从小于所述设定的第一阈值升高至大于或等于设定的第二阈值时，向所述电源切换模块发送所述交流电源供电控制信号；其中，所述第二阈值大于所述第一阈值；
所述电源切换模块，用于根据所述切换控制模块发送的电池或交流电源供电控制信号，实现所述第一直流信号与所述第二直流信号的供电切换。
进一步地，所述切换控制模块包括：
交流互感器，用于将所述交流电源提供的交流信号变换为小电压交流信号，实现所述交流电源与所述切换控制模块的隔离；
整流滤波模块，用于将所述交流互感器生成的所述小电压交流信号转换成直流信号；
信号转换模块，用于将所述直流信号转换成数字信号；
单片机，用于根据所述数字信号的电压，计算所述交流电源提供的交流信号的电压的有效值，并依据所述交流信号的电压的有效值的大小，向所述电源切换模块发送电池或交流电源供电控制信号。
进一步地，所述整流滤波模块由单相全波整流电路构成。
进一步地，所述信号转换模块选用信号调理器或AD转换器。
进一步地，所述单片机在对所述数字信号的电压进行计算之前，还需将所述数字信号进行必要的滤波处理，防止由于干扰导致的频繁误切换。
进一步地，所述电源切换模块采用四选一数据选择器实现。
本发明还提供了一种交流电源与电池供电切换控制方法，所述方法包括：
交流电源向开关电源、切换控制模块提供交流信号；
所述开关电源将所述交流电源提供的所述交流信号变换成稳定的第一直流信号，并向电源切换模块提供所述第一直流信号；
电池向所述电源切换模块提供第二直流信号；
所述切换控制模块采集处理所述交流电源提供的交流信号，计算所述交流信号的电压的有效值，当所述交流信号的电压的有效值大于或等于设定的第一阈值时，向所述电源切换模块发送交流电源供电控制信号；当所述交流信号的电压的有效值小于设定的第一阈值时，向所述电源切换模块发送电池供电控制信号；当所述交流信号的电压的有效值从小于所述设定的第一阈值升高至大于或等于设定的第二阈值时，向所述电源切换模块发送所述交流电源供电控制信号；其中，所述第二阈值大于所述第一阈值；
所述电源切换模块根据所述切换控制模块发送的电池或交流电源供电控制信号，实现所述第一直流信号与所述第二直流信号的供电切换。
本发明提出的技术方案通过判断切换控制模块4采集计算得到的交流电源1的电压有效值，对电源切换模块5进行供电切换控制，能够在交流电源电压不稳定时合理的实现交流电源与电池的供电切换，防止不会因为交流电源电压过低而烧掉***的保险管，有效的保护保险管在设计之内的状态下工作，使得***更加的稳定、可靠。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的交流电源与电池供电切换控制***结构示意图；
图2是本发明具体实施方式提供的切换控制模块结构示意图；
图3是本发明具体实施方式提供的电源切换模块结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1是本发明具体实施方式提供的交流电源与电池供电切换控制***结构示意图。参见图1，交流电源与电池供电切换控制***包括：交流电源1、开关电源2、电池3、切换控制模块4、电源切换模块5。
交流电源1，向开关电源2、切换控制模块4提供交流信号。
开关电源2，将交流电源1提供的交流信号变换成稳定的第一直流信号，并向电源切换模块5提供第一直流信号。
电池3，向电源切换模块5提供第二直流信号。
切换控制模块4，采集计算交流电源1提供的交流信号的电压的有效值，并依据所述交流信号电压有效值的大小，向电源切换模块5发送相应的供电控制信号。
电源切换模块5根据切换控制模块4发送的供电控制信号，完成第一直流信号与第二直流信号的供电切换，即实现交流电源与电池的供电切换。
图2是本发明具体实施方式提供的切换控制模块结构示意图。参见图2，切换控制模块4进一步包括：交流互感器401、整流滤波模块402、信号转换模块403、单片机404。
交流电源1提供的交流信号除了进入开关电源2外，还输入至交流互感器401。
交流互感器401将输入的交流电源1提供的交流信号，经过1:1000的信号转换，线性降低为小电压交流信号。所述小电压应为可以被单片机404管脚采样的电压，设交流电源1提供的交流信号的电压的有效值与小电压交流信号的电压的有效值比值为K。同时，交流互感器401可以将交流电源1与切换控制模块4进行隔离，有效规避后级电路电气安全的风险。
整流滤波模块402将交流互感器401得到的小电压交流信号变换为直流信号，其中，整流滤波模块402可采用单相全波整流电路实现。
信号转换模块403接收整流滤波模块402输出的直流信号，通过信号调理器或A/D(Analog/Digital)转换器将其数字化，生成可被单片机识别的数字信号。
单片机404接收到信号转换模块403得到的可识别的数字信号，采样计算得到当前交流信号的电压的有效值，并据此对电源切换模块5进行供电切换控制。当前交流信号的电压的有效值可由信号转换模块403得到的数字信号与上述比值为K的乘积得到。
当前交流信号的电压的有效值大于或等于设定的第一阈值，例如85V时，单片机404向电源切换模块5发出交流电源供电控制信号(低电平信号)；当前交流信号的电压的有效值小于设定的第一阈值时，单片机404向电源切换模块5发出电池供电控制信号(高电平信号)；当前交流信号的电压的有效值从小于第一阈值的状态升高至大于或等于第二阈值，例如90V时，向电源切换模块5发出交流电源供电控制信号(低电平信号)。其中，第二阈值要比第一阈值略高些。在此通过设定第一阈值、第二阈值对不同的电源进行切换，形成滞回电路，能够防止交流电源电压有效值在某一值时电源的频繁切换。但是，由于交流电源提供的交流信号通常会存在干扰，容易造成电源的频繁误切换，故本发明具体实施方式单片机404在对当前交流信号的电压的有效值进行采样计算之前，单片机404还需要对信号转换模块403生成的数字信号进行必要的滤波处理，去除干扰。
图3是本发明具体实施方式提供的电源切换模块结构示意图。参见图3，电源切换模块5，优选的采用四选一数据选择器实现。四选一数据选择器的一个地址选择信号端A2接收单片机404发出的供电控制信号，另一个地址选择信号端A1接地，数据输入端D0接收开关电源2输出的第一直流信号，数据输入端D1接收电池3输出的第二直流信号。如果地址选择信号端A2接收的是交流电源供电控制信号(低电平信号)，则四选一数据选择器的输出端Y输出的是数据输入端D0的信号，***采用交流电源1经开关电源2转换生成的第一直流信号向后级电路进行供电。如果地址选择信号端A2接收的是电池供电控制信号(高电平信号)，则四选一数据选择器的输出端Y输出的是数据输入端D1的信号，***采用电池3提供的第二直流信号向后级电路进行供电。
本发明提出的交流电源与电池供电切换控制***及方法，通过判断切换控制模块4采集计算得到的交流电源1的电压有效值，对电源切换模块5进行供电切换控制，能够在交流电源1的电压不稳定时合理的实现交流电源1与电池3的切换，防止不会因为交流电源电压过低而烧掉***的保险管，有效的保护保险管在设计之内的状态下工作，使得***更加的稳定、可靠。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种交流电源与电池供电切换控制***，其特征在于，所述***包括：交流电源、开关电源、电池、切换控制模块、电源切换模块；
所述交流电源，用于向所述开关电源、所述切换控制模块提供交流信号；
所述开关电源，用于将所述交流电源提供的所述交流信号变换成稳定的第一直流信号，并向所述电源切换模块提供所述第一直流信号；
所述电池，用于向所述电源切换模块提供第二直流信号；
所述切换控制模块，用于采集处理所述交流电源提供的交流信号，计算所述交流信号的电压的有效值，当所述交流信号的电压的有效值大于或等于设定的第一阈值时，向所述电源切换模块发送交流电源供电控制信号；当所述交流信号的电压的有效值小于所述设定的第一阈值时，向所述电源切换模块发送电池供电控制信号；当所述交流信号的电压的有效值从小于所述设定的第一阈值升高至大于或等于设定的第二阈值时，向所述电源切换模块发送所述交流电源供电控制信号；其中，所述第二阈值大于所述第一阈值；
所述电源切换模块，用于根据所述切换控制模块发送的电池或交流电源供电控制信号，实现所述第二直流信号与所述第一直流信号的供电切换。
2.根据权利要求1所述的交流电源与电池供电切换控制***，其特征在于，所述切换控制模块包括：
交流互感器，用于将所述交流电源提供的交流信号变换为小电压交流信号，实现所述交流电源与所述切换控制模块的隔离；
整流滤波模块，用于将所述交流互感器生成的所述小电压交流信号转换成直流信号；
信号转换模块，用于将所述直流信号转换成数字信号；
单片机，用于根据所述数字信号的电压，计算所述交流电源提供的交流信号的电压的有效值，并依据所述交流信号的电压的有效值的大小，向所述电源切换模块发送电池或交流电源供电控制信号。
3.根据权利要求2所述的交流电源与电池供电切换控制***，其特征在于，所述整流滤波模块由单相全波整流电路构成。
4.根据权利要求2所述的交流电源与电池供电切换控制***，其特征在于，所述信号转换模块选用信号调理器或AD转换器。
5.根据权利要求2所述的交流电源与电池供电切换控制***，其特征在于，所述单片机在对所述数字信号的电压进行计算之前，还需将所述数字信号进行必要的滤波处理，防止由于干扰导致的频繁误切换。
6.根据权利要求1所述的交流电源与电池供电切换控制***，其特征在于，所述电源切换模块采用四选一数据选择器实现。
7.一种交流电源与电池供电切换控制方法，其特征在于,所述方法包括：
交流电源向开关电源、切换控制模块提供交流信号；
所述开关电源将所述交流电源提供的所述交流信号变换成稳定的第一直流信号，并向电源切换模块提供所述第一直流信号；
电池向所述电源切换模块提供第二直流信号；
所述切换控制模块采集处理所述交流电源提供的交流信号，计算所述交流信号的电压的有效值，当所述交流信号的电压的有效值大于或等于设定的第一阈值时，向所述电源切换模块发送交流电源供电控制信号；当所述交流信号的电压的有效值小于所述设定的第一阈值时，向所述电源切换模块发送电池供电控制信号；当所述交流信号的电压的有效值从小于所述设定的第一阈值升高至大于或等于设定的第二阈值时，向所述电源切换模块发送所述交流电源供电控制信号；其中，所述第二阈值大于所述第一阈值；
所述电源切换模块根据所述切换控制模块发送的切换至电池或交流电源供电控制信号，实现所述第二直流信号与所述第一直流信号的供电切换。
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