CN201584805U - 一种平安工程监控不间断电源 - Google Patents

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罗蜂
潘世高
黄敏
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Abstract

本实用新型公开了一种平安工程监控不间断电源,包括整流滤波电路、高频变换电路、高频整流滤波电路、驱动电路、蓄电池组、逆变电路、输入采样电路、电池采样电路,输出采样电路、直流电源电路、单片机控制电路;市电输入依次经整流滤波电路、高频变换电路、高频整流滤波电路、逆变电路输出交流电源,驱动电路设置在高频整流滤波电路的输出端和高频变换电路的驱动端之间,高频整流滤波电路的输出端还连接蓄电池组、直流电源电路的输入端;输入采样电路、输出采样电路、电池采样电路的采样输出信号分别输入单片机控制电路的对应输入端口,单片机控制电路分别输出逆变驱动PWM波至逆变电路,输出控制开关信号至直流电源电路。本实用新型控制功能强、性能稳定、市电停电后能继续工作。

Description

一种平安工程监控不间断电源
技术领域:
本实用新型涉及一种专用于平安工程监控设备的不间断供电电源。
背景技术:
一般监控电源只有市电转换成直流供电部分,控制功能弱,不够完善,市电停电后无法继续工作,性能不够稳定,多半采用分立元件完成。
发明内容:
本实用新型的目的就是提出一种控制功能强、性能稳定、市电停电后能继续工作的不间断供电电源。
为实现上述目的,本实用新型一种平安工程监控不间断供电电源,包括整流滤波电路、高频变换电路、高频整流滤波电路、驱动电路、蓄电池组、逆变电路、输入采样电路、电池采样电路,输出采样电路、直流电源电路、单片机控制电路;市电输入依次经整流滤波电路、高频变换电路、高频整流滤波电路、逆变电路输出交流电源,驱动电路设置在高频整流滤波电路的输出端和高频变换电路的驱动端之间,高频整流滤波电路的输出端还连接蓄电池组、直流电源电路的输入端,输入采样电路、输出采样电路、电池采样电路的采样输出信号分别输入单片机控制电路的对应输入端口,单片机控制电路分别输出逆变驱动PWM波至逆变电路,输出控制开关信号至直流电源电路。
还包括温度采样电路和通讯电路,温度采样电路的采样输出信号输入到单片机控制电路的相应输入端口,通讯电路与单片机控制电路上的对应通讯端口连接。以便进行温度监控,以及与后台监控进行数据传输。
本实用新型由于设有单片机控制电路,根据***采样电路的信号,实时进行控制,故控制功能强,提高了电源的稳定性。又由于设有蓄电池组,故市电正常时由市电通过变换提供摄像头、***、监控器的电源,市电停电后,由蓄电池组继续供电。本实用新型的特点是单片机智能控制,工艺简单,电路性能稳定,成本低,操作简单。
附图说明:
图1是本实用新型实施例的电路方框图;
图2是图1的EMI滤波和整流滤波电路原理图;
图3是图1的高频变换和驱动电路原理图;
图4是图1的高频整流滤波和直流变换电路原理图;
图5是图1的辅助电源电路原理图;
图6是图1的逆变电路原理图;
图7是图1的采样电路部分原理图;
图8是图1的单片机控制电路原理图;
图9是图1的通讯电路原理图。
具体实施方式:
以下结合附图详述本实用新型的结构细节:
如图1所示,为本实用新型实施例的电路方框图,包括EMI滤波电路、整流滤波电路、高频变换电路、高频整流滤波电路、驱动电路、蓄电池组、逆变电路、输入采样电路、温度采样电路、电池采样电路,输出采样电路、直流电源电路、单片机控制电路、通讯电路。市电输入依次经EMI滤波电路、整流滤波电路、高频变换电路、高频整流滤波电路、逆变电路输出交流电源,驱动电路设置在高频整流滤波电路的输出端+B和高频变换电路的驱动端之间,为高频变换电路的反馈回路,高频整流滤波电路的输出端+B还连接蓄电池组、直流电源电路的输入端,直流电源电路包括DC/DC直流变换电路和辅助电源电路。单片机控制电路分别输入输入采样电路、温度采样电路、输出采样电路、电池采样电路的采样信号,输出逆变驱动PWM1、PWM2波至逆变电路,输出控制开关信号+5VCTRL、+12VCTRL至DC/DC直流变换电路,输出控制开关信号ON/OFF至辅助电源电路,单片机控制电路还连接通讯电路,高频整流滤波电路还输出市电自启动信号AC-IN至辅助电源电路。
市电输入首先经过EMI滤波电路,滤除市电的杂波信号,然后通过整流滤波变换成直流B+,通过高频变换电路、高频整流滤波电路、驱动电路组成的高频开关电源,变换成低压直流电+B,一边给蓄电池组充电,一边通过后级的逆变电路,逆变出交流24VAC供电交流摄像头,通过DC/DC直流变换输出直流电源供电通讯电路和***,通过辅助电源电路输出直流电源供电单片机控制电路和通讯电路。当市电异常时,蓄电池组通过变换输出供电。
如图2所示,是EMI滤波和整流滤波电路原理图。CN1-1为市电输入的零线,CN1-3为市电输入的火线。市电输入通过F1保险丝后连接到EMC电路。然后RV1吸收交流输入的浪涌电压,C2滤除输入的差模干扰信号,T1、C1、C3滤除市电输入的共模干扰。D1为整流桥,将输入的交流电转换成全波的直流,RT1限流C4滤波后供给高频开关电源电源变压器。
如图3所示,是高频变换和驱动电路原理图。高频开关电源的工作是由U6(UC3845)为控制的反激式开关电源:R21为启动电阻,C16为滤波电容,Z3为稳压二极管,稳定电源电压给U6供电,U6工作6脚输出PWM信号,通过R32驱动Q6来推动电源变压器T2,次级反馈电源通过D4整流C16滤波后给U6供电
U6为电源的主控制集成电路,内部集成了振荡电路锯齿波发生器,比较器、误差放大器、电流放大器、输出启动电路组成。1脚为输误差放大器的输出端,二脚为误差放大器的输入端,3脚为电流信号输入脚,4脚为定时电阻、电容脚,5脚为电源地,6脚为驱动信号输出脚,7脚为电源脚,8脚为内部基准电源输出脚。当电源开机后,6脚输出方波信号,通过变压器变换,从次级整流的+B(12V)电源,从0V上升到12V,当R33和R39和Q7(TL431)精密基准内部的2.5V基准进行比较放大,输出控制光耦U5的发光管的电流,R25为发光管的限流电阻;通过U5的发光控制光敏三极管的输出电阻,通过R30调整U1内部的误差放大器的增益,C19为补偿电容;通过误差放大的信号和内部的锯齿波进行比较,产生PWM信号。如果输出高于12V,则减小输出方波的占空比,降低输出电压;当低于12V则调宽输出的占空比,提高电压,瞬时闭环调节,保证输出电压的稳定。
如图4所示,是高频整流滤波和直流变换电路原理图。变压器T2次级绕组T2B的输出通过D3高频整流C8滤波后,输出12V的直流电,再通过L4、C9∏型滤波后,输出稳定的+B给蓄电池组充电,并通过电子开关晶闸管Q4控制输出12V直流,晶闸管Q4串联在12V输出回路,负载连接在+12V和0V之间,晶闸管Q4连接在0V与GND1之间,晶闸管Q4的栅极为控制端,输入单片机输出的控制开关信号+12VCTRL,控制信号为高电平时,导通有12V输出,为低电平时则关闭输出。
通过三端线性稳压器U4(KA78R05),输出+5V电源,C5//C6为+5V的滤波电容器。U4的4脚为控制端,输入单片机输出的控制开关信号+5VCTRL,高电平有输出,低电平时则关闭输出。
如图5所示,是辅助电源电路原理图。包括电子开关和反激式开关电源,输出+5B和+5A单独的不共地两组电源,
反激式开关电源由U9(MC34063)控制。MC34063的1脚为内部开关三极管的集电极,2脚内部开关三极管的发射极,3脚外接定时电容,4脚为电源地,5脚内部误差放大器的反相输入端,6脚为电源输入脚,7脚为电流取样脚,8脚为驱动级的集电极。
电子开关包括电源电子开关Q8、控制电子开关Q9和按键S1,电源电子开关Q8为PNP三极管,设置在高频整流滤波电路输出端+B和反激式开关电源的供电端之间,控制电子开关Q9为NPN三极管,和按键S1并联后通过电阻R51再和三极管Q8的基极相串联,三极管Q9的基极通过电阻R56输入单片机输出的控制开关信号ON/OFF,通过电阻R53输入高频整流滤波电路输出的市电自启动信号AC-IN。当市电正常输入时,AC-IN通过R53驱动Q9导通,则Q8导通,将+B电压送到后级,实现自动开机;当没有市电时,蓄电池组供电,此时,AC-IN为低电平,则需手动按下S1,Q8导通,将+B电压送到后级,产生单片机的5V工作电压,单片机工作,输出高电平ON/OFF信号,驱动Q9导通,维持Q8持续导通;当电池低压时,单片机输出低电平ON/OFF信号,Q9截止,Q8截止,关闭辅助电源的工作,从而关机。C27为滤波电容,R48为电流取样电阻,R49为限流电阻,T5为高频变换变压器,C28为定时电容,R52和C30串联则是内部开关管的缓冲电路。U10、Z4、R54则组成反馈控制电路,当输出+5A高于5V,Z4击穿电流通过U10的发光二极管,通过光敏三极管,反馈到5脚和内部的误差放大器进行比较,减小输出方波的占空比,降低输出电压;当低于5V则调宽输出的占空比,提高电压,瞬时闭环调节,保证输出电压的稳定。D9为高频整流,C29为滤波电容。D8为高频整流,C25//V26为滤波电容则提供RS485接口的隔离电源。
如图6所示,是逆变电路原理图。逆变电路是将直流或电池的12V通过Q3、Q5和T3组成的推挽变换电路输出24VAC交流电压,PWM1、PWM2为单片机输出的两路相位相差180度、频率为50Hz的方波。通过输出交流采样电路将输出电压反馈到单片机进行运算,如果输出交流电压高,则减小PWM信号的占空比,降低输出电压;如果输出交流电压低,则增大PWM信号的占空比,提高输出电压。通过闭环反馈调节稳定输出电压。
R14、R20为驱动电阻,R16、R18为栅极放电电阻;R17为放电流采样电阻,IS为电流采样信号;C11和R19为输出滤波电路。
如图7所示,是采样电路部分原理图。
+12-S为电池或+12V直流采样电路,通过R22、R26分压,C13滤波后送到单片机的A/D口输入;
+5-S为输出5V直流采样电路,通过R23、R27分压,C14滤波后送到单片机的A/D口输入;
TEMP为温度采样电路,通过R29、R28分压,C15滤波后送到单片机的A/D口输入。R29为负温度系数的温敏电阻,当温度上升时阻值减小,TEMP的电压,根据温敏电阻的温度曲线来计算来对温度进行测量。
24VAC-S为24VAC交流电压采样电路,通过T4隔离,D6、D7全波整流,R37、R42分压,C20滤波后送到单片机的A/D口输入;
I-OUT为24VAC交流输出电流采样电路,经R45加到运放U7A的3脚同相端,输出端到反相端连接反馈电阻R34//C18,R35接地,组成同相放大器,将分流电阻器R17上的压降信号放大滤波后经R43、R46分压,送到单片机的A/D口输入。
如图8所示,是单片机控制电路原理图。单片机U8采用MICROCHIP公司的MCU(PIC16F73)。此单片机有8位5通道的A/D,有24个I/O,16位定时器,精简指令型,***电路简单。
1.A/D实现对输出直流:+12V、+5V和交流24VAC输出电压、温度的模数转换;
2.异步串行口,实现对RS485通讯;
3.利用16时器可以产生的输出比较中断,实现PWM信号的产生;
4.其它的口线实现对电路的各种控制。
单片机U8实现对整机的控制。
1脚为复位电路,上电时通过R55对C31充电,完成复位。
2脚TEMP为温度采样信号,经内部的A/D转换进行温度测量。
3脚I-OUT为输出电流采样信号,经内部的A/D转换进行输出电流测量,进行电流保护。
4脚24VAC-S为交流输出电压采样信号,经内部的A/D转换进行24VAC交流输出电压测量,反馈调节输出电压。
5脚+12V-S为直流输出电压采样信号,经内部的A/D转换进行电池或12V直流输出的电压测量。
7脚+5V-S为直流输出电压采样信号,经内部的A/D转换进行5V直流输出的电压测量。
9、10脚和外部的晶振CY1、C32、C33组成内部的时钟电路。
11脚辅助控制开关信号ON/OFF,电池电压正常时输出高电平,当电池放电低压时或保护时,输出低电平。
17、18为串行通讯口,实现和后台监控进行RS485通讯。
23脚为12V直流输出控制开关信号+12VCTRL,高电平时开启12V输出,低电平时关闭输出。
24脚为5V直流输出控制开关信号+5VCTRL,高电平时开启5V输出,低电平时关闭输出。
如图9所示,是RS485通讯电路原理图。采用专用电路U2(MAX1487E)。
1脚RO为信号输出。
2脚RE为输出使能信号。
3脚DE为输入使能信号。
4脚DI为输入信号。
5脚GND为电源地。
6脚B为RS485输出差分信号-。
7脚A为RS485输出差分信号+。
8脚VCC为电源+5V。
R7和R9为限流电阻,R5为上拉电阻,R12为下拉电阻,防止线路干扰;L1、L2、L3滤波电感消除信号线的杂波信号;Z1、Z2为TVS管为浪涌保护,保护U2不受浪涌电压信号损坏。

Claims (10)

1.一种平安工程监控不间断电源,其特征在于,包括整流滤波电路、高频变换电路、高频整流滤波电路、驱动电路、蓄电池组、逆变电路、输入采样电路、电池采样电路,输出采样电路、直流电源电路、单片机控制电路;
市电输入依次经整流滤波电路、高频变换电路、高频整流滤波电路、逆变电路输出交流电源,驱动电路设置在高频整流滤波电路的输出端(+B)和高频变换电路的驱动端之间,高频整流滤波电路的输出端(+B)还连接蓄电池组、直流电源电路的输入端;输入采样电路、输出采样电路、电池采样电路的采样输出信号分别输入单片机控制电路的对应输入端口,单片机控制电路分别输出逆变驱动PWM波至逆变电路,输出控制开关信号至直流电源电路。
2.根据权利要求1所述的电源,其特征在于:还包括温度采样电路和通讯电路,温度采样电路的采样输出信号输入到单片机控制电路的相应输入端口,通讯电路与单片机控制电路上的对应通讯端口连接。
3.根据权利要求1所述的电源,其特征在于:所述直流电源电路包括DC/DC直流变换电路和辅助电源电路。
4.根据权利要求3所述的电源,其特征在于:所述DC/DC直流变换电路包括三端线性稳压器,单片机控制电路输出控制开关信号(+5VCTRL)至三端线性稳压器的控制端。
5.根据权利要求3所述的电源,其特征在于:所述DC/DC直流变换电路包括串联在直流电源输出回路的电子开关,单片机控制电路输出控制开关信号(+12VCTRL)至电子开关的控制端。
6.根据权利要求5所述的电源,其特征在于:所述电子开关为晶闸管,电子开关的控制端为晶闸管的栅极。
7.根据权利要求3所述的电源,其特征在于:所述辅助电源电路包括电子开关和反激式开关电源,电子开关设置在高频整流滤波电路的输出端(+B)和反激式开关电源的供电端之间,电子开关的控制端输入单片机控制电路输出的控制开关信号(ON/OFF)。
8.根据权利要求7所述的电源,其特征在于:所述电子开关的控制端还输入高频整流滤波电路输出的市电自启动信号(AC-IN)。
9.根据权利要求7或8所述的电源,其特征在于:所述电子开关包括一个电源电子开关、一个控制电子开关和一个按键,电源电子开关设置在高频整流滤波电路的输出端(+B)和反激式开关电源的供电端之间,控制电子开关和按键并联后再和电源电子开关的控制端相串联,所述电子开关的控制端为控制电子开关的控制端。
10.根据权利要求9所述的电源,其特征在于:所述电源电子开关为PNP三极管,电源电子开关的控制端为PNP三极管的基极,所述控制电子开关为NPN三极管,控制电子开关的控制端为NPN三极管的基极。
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