TWM506411U - 電源切換選擇器 - Google Patents

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Description

電源切換選擇器
本新型係關於一種電源切換技術之領域，特別係關於一種電源切換選擇器。
自動轉換開關(Automatic Transfer Switch：ATS)係一將兩個交流電(AC)線電源中之一者自動連接至一電負載之電路。在使用緊急發電機以自公用電源提供備用電力之情況下，可見到轉換開關。轉換開關允許在主線停電期間自公用電力切換至緊急發電機電力。自動轉換開關必須完全隔離該兩個輸入電源。
一般而言，一般電源自動轉換開關大多使用於有提供第二種電源的環境，例如有發電機供電的設備儀器或電器產品，或者需要大電力供應的電腦伺服器機房等。平時由主電源(例如市電)提供電力，在主電源不穩甚至斷電時，由電源自動轉換開關(ATS)判斷而切換至另一個可使用之穩定電源，例如發電機或不中斷電源供應器等，以持續提供電力至設備儀器或電器產品。待主電源恢復正常時，經由電源自動轉換開關判斷後切換回主電源供應電力。
然而，現有的主電源檢測電路與控制切換開關電路，其選擇電源的切換開關是由二個繼電器(Relay)來切換選擇二個電源之一來供應電力。此種結構缺點在於，當其中一繼電器異常甚至失效時，即無法正常的選擇適合的電源來供應電力。
此外，另一主電源檢測電路與控制切換開關電路，需要第二次的讀取電壓而加以判斷，以確認輸出電力為選擇的電源所供應。第二次的讀取與判斷時間等於延後正確的電力輸出。
因此，基於先前技術的方法，具有上述之缺點，因此本新型提供一種新穎的電源切換選擇器，以克服上述缺點。
本新型之目的在於提供一種電源切換選擇器。
根據本新型之一觀點，提供一種電源切換選擇器，包含：第一轉換開關，具有第一閉合接觸與第一常開接觸；第二轉換開關，具有第二閉合接觸與第二常開接觸，其中第二常開接觸之第一接觸耦接第一閉合接觸；第三轉換開關，具有第三閉合接觸與第三常開接觸，其中第三常開接觸之第二接觸耦接該第一閉合接觸；第四轉換開關，具有第四閉合接觸與第四常開接觸，其中第二閉合接觸耦接第四常開接觸之第三接觸，而第三閉合接觸耦接第四常開接觸之第四接觸。
在一觀點中，上述第一轉換開關之第一常開接觸之第五接觸耦接第一電源，而第二常開接觸之第一接觸耦接第一電源。
在另一觀點中，上述第一轉換開關之第一常開接觸之第六接觸耦接第二電源，第三常開接觸之第七接觸耦接第二電源。
在又一觀點中，上述第二轉換開關之第二常開接觸之第八接觸耦接第一轉換開關之第一閉合接觸以及第三常開接觸之第二接觸。
上述電源切換選擇器更包括一控制器，分別耦接第一轉換開關、第二轉換開關、第三轉換開關以及第四轉換開關。
在另一觀點中，上述電源切換選擇器更包括一檢測電路，耦接控制器。
檢測電路包括至少一變壓器，其中至少一變壓器之初級耦接第一電源與第二電源，次級耦接控制器之輸入端。
在另一觀點中，上述電源切換選擇器更包括一電晶體，耦接控制器之輸出端。
在又一觀點中，上述電源切換選擇器更包括一電阻耦接電晶體與控制器。
此些優點及其他優點從以下較佳實施例之敘述及申請專利範圍將使讀者得以清楚了解本新型。
A‧‧‧第一電源
B‧‧‧第二電源
SW1‧‧‧第一轉換開關
SW2‧‧‧第二轉換開關
SW3‧‧‧第三轉換開關
SW4‧‧‧第四轉換開關
100‧‧‧控制器
200‧‧‧負載端
Relay 1、Relay 2、Relay 3、Relay 4、Relay 5、Relay 6、Relay 7、Relay 8‧‧‧繼電器
T1、T2‧‧‧變壓器
R1‧‧‧電阻
Q1‧‧‧電晶體
301‧‧‧步驟
302‧‧‧步驟
303‧‧‧步驟
304‧‧‧步驟
305‧‧‧步驟
306‧‧‧步驟
307‧‧‧步驟
308‧‧‧步驟
如下所述之對本新型的詳細描述與實施例之示意圖，應使本新型更被充分地理解；然而，應可理解此僅限於作為理解本新型應用之參考，而非限制本新型於一特定實施例之中。
第一圖為本新型專利之電源自動切換開關之備援開關之電路圖。
第二圖為本新型專利之電源自動切換開關之電路圖。
第三圖為本新型專利之電源自動切換開關之控制流程示意圖。
此處本新型將針對新型具體實施例及其觀點加以詳細描述，此類描述為解釋本新型之結構或步驟流程，其係供以說明之用而非用以限制本新型之申請專利範圍。因此，除說明書中之具體實施例與較佳實施例外，本新型亦可廣泛施行於其他不同的實施例中。
如第一圖所示，其顯示本新型之電源自動切換開關中之備援開關(Redundant Switch)。備援開關組成一電源切換選擇器。備援開關包括第一轉換開關(SW1)，具有第一閉合接觸(C)與第一常開接觸；第二轉換開關(SW2)，具有第二閉合接觸(C)與第二常開接觸，其中第二常開接觸之第一接觸(A)耦接第一閉合接觸；第三轉換開關(SW3)，具有第三閉合接觸(C)與第三常開接觸，其中第三常開接觸之第二接觸(A)耦接第一閉合接觸；第四轉換開關(SW4)，具有第四閉合接觸(C)與第四常開接觸，其中第二轉換開關(SW2)之第二閉合接觸(C)耦接第四常開接觸之第三接觸(A)，而第三轉換開關(SW3)之第三閉合接觸(C)耦接第四常開接觸之第四接觸(B)。
其中第一常開接觸之第五接觸(A)耦接第一電源，第二常開接觸之第一接觸(A)耦接第一電源。其中第一常開接觸之第六接觸(B)耦接第二電源，第三常開接觸之第七接觸(B)耦接第二電源。其中第二常開接觸之第八接觸(B)耦接第一轉換開關(SW1)之第一閉合接觸(C)以及第三常開接觸之第二接觸(A)。其中第四閉合接觸(C)耦接一輸出端。
另外，一控制器分別耦接第一轉換開關(SW1)、第二轉換開關(SW2)、第三轉換開關(SW3)以及第四轉換開關(SW4)。
如第二圖所示，其顯示本新型之電源切換選擇器。本新型揭露一種電源切換選擇器，包括一控制器(Controller)100，例如為一微處理器；一檢測電路，包括二個變壓器(T1，T2)；一個電晶體(Q1)；四個繼電器或切換開關，本實施例中係以繼電器為例子，包括八個繼電器，分別為繼電器1、繼電器2、繼電器3、繼電器4、繼電器5、繼電器6、繼電器7以及繼電器8。
本新型之繼電器可以選用適當的繼電器，例如：電壓繼電器、電 流繼電器、溫度計電器、速度繼電器、時間繼電器、壓力繼電器、電磁式繼電器、感應式繼電器、固態繼電器、磁簧繼電器、光繼電器、熱敏乾簧繼電器....等，端賴實際的應用而選用不同的或適當的繼電器。
檢測電路耦接控制器100，其中變壓器T1與變壓器T2之初級(一次測)分別耦接第一電源(A)之電源傳輸線(Line-A)與中線(Neutral-A)與第二電源(B)之電源傳輸線(Line-B)與中線(Neutral-B)，而變壓器T1與變壓器T2之次級(二次測)則分別耦接該控制器100之輸入端(Line_in_A)以及輸入端(Line_in_B)。電晶體(Q1)耦接控制器100之輸出端。另外，電源切換選擇更包括一電組耦接電晶體與控制器之輸出端。
繼電器1、繼電器2、繼電器3以及繼電器4之連接方式與上述備援開關(包括SW1、SW2、SW3、SW4)相同，請參考上述。繼電器5、繼電器6、繼電器7以及繼電器8之連接方式亦與上述備援開關(包括SW1、SW2、SW3、SW4)相同，詳細請參考上述。其中繼電器1、繼電器2、繼電器3以及繼電器4連接第一電源(A)之電源傳輸線(Line-A)以及第二電源(B)之電源傳輸線(Line-B)，而繼電器5、繼電器6、繼電器7以及繼電器8則連接第一電源(A)之中線(Neutral-A)以及第二電源(B)之中線(Neutral-B)。
在本實施例中，電源切換選擇器裝置適應於兩個電源輸入(A)、(B)，由切換開關選擇電源接至輸出端。在操作上，電源A經由變壓器T1降壓後接至控制器100之L_in_A及N_in_A，而電源B經由變壓器T2降壓後接至控制器100之L_in_B及N_in_B，並由控制器100讀取變壓器T1與變壓器T2之輸出電壓，然後加以計算而求出實際的電源A與電源B之電壓值。接下來，控制器100判斷電壓的高低，輸出信號控制電晶體Q1使繼電器吸合或放開以選擇適合的電源輸出至負載端(Load)200。
在本實用新型之中，四個繼電器所組成的切換選擇器，其優點在於允許一個繼電器故障而還能確保整機設備運作正常。
四個繼電器所組成的迴路可以允許一個繼電器故障與異常，而整體機器設備仍能正常運作；其特徵在於，整組繼電器一起吸合或一起放開，在正常動作情形下，控制器100之Out端輸出低電壓位準，電晶體Q1不導通，繼電器不吸合(全部都接在NC端點，電源A經過繼電器(Relay 2)與繼電器(Relay 4)至輸出端接至負載200。
在電源A異常的情況下，控制器100判斷需切換至電源B供應電源，此時控制器100之Out端輸出高電壓位準使電晶體Q1導通，四個繼電器一起吸合接在NO端點，電源B經過繼電器(Relay 3)與繼電器(Relay 4)至輸出端接至負載200。此時若有任何一個繼電器異常未吸合(依舊接在NC端點)，其餘的繼電器可以取代此異常的繼電器功能而將電源B正確接至負載端200。參考底下之異常分析：
繼電器(Relay 1)異常，電源B經過繼電器(Relay 3)之NO端點與繼電器(Relay 4)之NO端點至輸出端接至負載200。
繼電器(Relay 2)異常，電源B經過繼電器(Relay 3)之NO端點與繼電器(Relay 4)之NO端點至輸出端接至負載200。
繼電器(Relay 3)異常，電源B經過繼電器(Relay 1)之NO端點接到繼電器(Relay 3)之NC端點再接到繼電器(Relay 4)之NO端點至輸出端接至負載200。
繼電器(Relay 4)異常，電源B經繼電器(Relay 1)之NO端點接到繼電器(Relay 2)之NO端點再接到繼電器(Relay 4)之NC端點，然後輸出接至負載200。
在電源A正常的情況下(即電源B異常的情況)，控制器100判斷需切換至電源A供應電源，此時控制器100之Out端輸出低電壓位準，電晶體Q1不導通，四個繼電器不吸合(全部都接在NC端點)，電源A經過繼電器(Relay 2)與繼電器(Relay 4)至輸出端接至負載200。此時若有任何一個繼電器異常吸合(接在NO端點)，其餘的繼電器可以取代此異常的繼電器功能而將電源A正確接至負載端200。參考以下分析：
繼電器(Relay 1)異常，電源A經過繼電器(Relay 2)之NC端點與繼電器(Relay 4)之NC端點至輸出端接至負載200。
繼電器(Relay 2)異常，電源A經過繼電器(Relay 1)之NC端點接到繼電器(Relay 2)之NO端點再接到繼電器(Relay 4)之NC端點至輸出端接至負載200。
繼電器(Relay 3)異常，電源A經過繼電器(Relay 2)之NC端點與繼電器(Relay 4)之NC端點至輸出端接至負載200。
繼電器(Relay 4)異常，電源A經過繼電器(Relay 1)之NC端點接到繼電器(Relay 3)之NC端點再接到繼電器(Relay 4)之NO端點，然後輸出接至負載 200。
從上述對於電源A在正常情況或異常情況下之分析可以清楚地了解，在四個繼電器所組成的切換選擇器之中，四個繼電器之任何其中一個繼電器故障，整個電源電路系統還能確保整機設備運作正常，不會有斷電之虞。
第三圖為本新型專利之電源自動切換開關之控制流程示意圖。在本實施例中，電源切換選擇器裝置適應於兩個電源輸入(A)、(B)，由切換開關選擇電源接至輸出端。電源自動切換開關之控制流程包括，首先，在步驟301之中，系統開機。接下來，在步驟302之中，電源A經由變壓器T1降壓後接至控制器100之L_in_A及N_in_A，而控制器100讀取L_in_A至N_in_A之電壓。在步驟303之中，控制器100判斷電壓的高低。若電壓正常，則接著步驟304，Out端輸出電壓“Lo”，選擇電源A供電輸出。
若電壓異常，則接著步驟305，電源B經由變壓器T2降壓後接至控制器100之L_in_B及N_in_B，而控制器100讀取L_in_B至N_in_B之電壓。同樣地，接著在步驟306之中，控制器100判斷電壓的高低。若電壓正常，則接著步驟307，Out端輸出電壓“Hi”，選擇電源B供電輸出。若電壓異常，則接著步驟308，發出一警示。表示整體電源自動切換開關已失效而無法運作。
上述即由控制器100讀取變壓器T1與變壓器T2之輸出電壓，然後加以計算而求出實際的電源A與電源B之電壓值。之後，控制器100再判斷電壓的高低，並輸出一信號控制電晶體Q1而使繼電器吸合或放開以選擇適合的電源輸出至負載端200。
如圖二所示，本新型專利優點在於，四個繼電器所組成的迴路允許一個繼電器故障與異常，其餘的繼電器可以取代此異常的繼電器功能而將選擇的電源接至輸出端供應電力，不用作第二次的輸出電壓偵測與判斷，能做為即時的電源切換供應。
電源切換選擇器裝置適應於兩個電源輸入(A)、(B)或二個以上之電源輸入。基本上由四個繼電器或切換開關組成一組備援開關，而多個輸入電源時，備援開關的組數也隨之增加。
本新型之電源切換選擇器，具有以下優點：
1. 任何一個切換器(SW1~SW4)失效時，其餘三個切換器能直接取代功能而不影響電源輸出。
2. 不需要兩次的判斷時間，而且延長整體功能使用的時間至幾乎等於一個切換器(SW)的兩倍時間。
除描述於此之外，可藉由敘述於本新型中之實施例及實施方式所達成之不同改良方式，皆應涵蓋於本新型之範疇中。因此，揭露於此之圖式及範例皆用以說明而非用以限制本新型，本新型之保護範疇僅應以列於其後之申請專利範圍為主。
A‧‧‧第一電源
B‧‧‧第二電源
SW1‧‧‧第一轉換開關
SW2‧‧‧第二轉換開關
SW3‧‧‧第三轉換開關
SW4‧‧‧第四轉換開關

Claims (12)

  1. 一種電源切換選擇器，包括：第一轉換開關，具有第一閉合接觸與第一常開接觸；第二轉換開關，具有第二閉合接觸與第二常開接觸，其中該第二常開接觸之第一接觸耦接該第一閉合接觸；第三轉換開關，具有第三閉合接觸與第三常開接觸，其中該第三常開接觸之第二接觸耦接該第一閉合接觸；第四轉換開關，具有第四閉合接觸與第四常開接觸，其中該第二閉合接觸耦接該第四常開接觸之第三接觸，而該第三閉合接觸耦接該第四常開接觸之第四接觸。
  2. 如請求項第1項所述之電源切換選擇器，其中該第一常開接觸之第五接觸耦接第一電源，該第二常開接觸之該第一接觸耦接該第一電源。
  3. 如請求項第2項所述之電源切換選擇器，其中該第一常開接觸之第六接觸耦接第二電源，該第三常開接觸之第七接觸耦接該第二電源。
  4. 如請求項第3項所述之電源切換選擇器，其中該第四閉合接觸耦接一輸出端。
  5. 如請求項第3項所述之電源切換選擇器，其中該第二常開接觸之第八接觸耦接該第一轉換開關之該第一閉合接觸以及該第三常開接觸之該第二接觸。
  6. 如請求項第3項所述之電源切換選擇器，更包括一控制器，分別耦接該第一轉換開關、該第二轉換開關、該第三轉換開關以及該第四轉換開關。
  7. 如請求項第6項所述之電源切換選擇器，更包括一檢測電路，耦接該控制器。
  8. 如請求項第7項所述之電源切換選擇器，其中該檢測電路包括至少一變壓器。
  9. 如請求項第8項所述之電源切換選擇器，其中該至少一變壓器之初級耦接該 第一電源與該第二電源，次級耦接該控制器之輸入端。
  10. 如請求項第9項所述之電源切換選擇器，更包括一電晶體，耦接該控制器之輸出端。
  11. 如請求項第10項所述之電源切換選擇器，更包括一電阻耦接該電晶體與該控制器。
  12. 如請求項第1項所述之電源切換選擇器，其中該第一轉換開關、該第二轉換開關、該第三轉換開關以及該第四轉換開關分別為第一繼電器、第二繼電器、第三繼電器以及第一繼電器。
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