開關(guān)電源失電及蓄電池充放電檢測指示電路及其設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種開關(guān)電源失電及蓄電池充放電檢測 指示電路及其設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，不間斷電源廣泛應(yīng)用于電力、金融、通信等領(lǐng)域，對人民的生命、財產(chǎn)起著十 分重要的作用。隨著各大城市都在建設(shè)地下軌道交通，地鐵常年在地下運行對照明具有很 高的要求，除了節(jié)電、壽命長，還必須保證不間斷照明，然而由于惡劣的氣候、變壓器故障還 有其他原因的故障會造成失電，不可避免的會出現(xiàn)停電事故。因此，為保障供電的可靠性和 安全性，必須保證不間斷照明。
[0003] 目前，不間斷照明的方案大都采用不間斷電源來實現(xiàn)，而市電輸入的失電檢測是 不間斷開關(guān)電源的重要組成部分。與此同時，蓄電池充放電狀態(tài)是不間斷電源的另一個重 要方面。通過對蓄電池充放電狀態(tài)的監(jiān)測，不僅可以實時了解電路的工作狀態(tài)，而且給維護(hù) 人員提供了一定的指示信息，減少了維護(hù)人員的工作內(nèi)容。但是，現(xiàn)有技術(shù)中常用的失電檢 測電路通過電壓比較器，放大器等完成，電路結(jié)構(gòu)相對較復(fù)雜。而現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的蓄電池 充電狀態(tài)指示電路，充放電狀態(tài)無法在同一電路中進(jìn)行指示，電路結(jié)構(gòu)相對較復(fù)雜，實現(xiàn)成 本較高，且工作可靠性不夠高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種電路結(jié)構(gòu) 簡單、實現(xiàn)方便且成本低、工作穩(wěn)定性和可靠性高、使用壽命長、能夠提高開關(guān)電源的工作 安全性和可靠性的開關(guān)電源失電及蓄電池充放電檢測指示電路。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種開關(guān)電源失電及蓄電池充 放電檢測指示電路，所述開關(guān)電源包括隔離開關(guān)變換器和蓄電池，以及用于接通或斷開隔 離開關(guān)變換器與蓄電池的蓄電池充放電開關(guān)，所述隔離開關(guān)變換器包括高頻變壓器；其特 征在于：所述開關(guān)電源失電及蓄電池充放電檢測指示電路包括失電檢測電路、蓄電池充電 指示電路和蓄電池放電檢測指示電路，所述失電檢測電路由電容Cl、開關(guān)二極管D4和電阻 R4組成，所述開關(guān)二極管D4的陽極與高頻變壓器的副邊繞組的同名端相接，所述開關(guān)二極 管D4的陰極與電阻R4的一端相接，所述電阻R4的另一端與電容Cl的一端相接，所述電容 Cl的另一端與開關(guān)電源失電及蓄電池充放電檢測指示電路的參考地相接；所述蓄電池充 電指示電路由發(fā)光二極管Dl和電阻Rl組成，所述發(fā)光二極管Dl的陽極與電阻R4和電容 Cl的連接端相接，所述發(fā)光二極管Dl的陰極與電阻Rl的一端相接，所述電阻Rl的另一端 與開關(guān)電源失電及蓄電池充放電檢測指示電路的參考地相接；所述蓄電池放電檢測指示電 路由電阻R2、電阻R3、電阻R5、電阻R6、PNP型三極管VI、穩(wěn)壓二級管D3和發(fā)光二極管D2 組成，所述電阻R1、電阻R2和電阻R3構(gòu)成了分壓回路，所述PNP型三極管Vl的基極通過 電阻R2與發(fā)光二極管Dl的陰極相接，所述PNP型三極管Vl的集電極通過電阻R6與發(fā)光 二極管D2的陽極相接，所述發(fā)光二極管D2的陰極與開關(guān)電源失電及蓄電池充放電檢測指 示電路的參考地相接，所述PNP型三極管Vl的發(fā)射極與電阻R5的一端和穩(wěn)壓二級管D3的 陰極相接，所述電阻R5的另一端與隔離開關(guān)變換器的正極電壓輸出端相接，所述穩(wěn)壓二級 管D3的陽極與開關(guān)電源失電及蓄電池充放電檢測指示電路的參考地相接，所述電阻R3接 在PNP型三極管Vl的基極與發(fā)射極之間。
[0006] 上述的開關(guān)電源失電及蓄電池充放電檢測指示電路，其特征在于：所述高頻變壓 器為高頻變壓器Tl，所述隔離開關(guān)變換器為由高頻變壓器Tl、增強(qiáng)型N溝道MOS場效應(yīng)管 Ql、整流二極管D5和電容C2組成的反激變換器，所述高頻變壓器Tl的原邊繞組的異名端 為反激變換器的正極電壓輸入端FVi+，所述增強(qiáng)型N溝道MOS場效應(yīng)管Ql的源極為反激變 換器的負(fù)極電壓輸入端FVi-，所述高頻變壓器Tl的原邊繞組的同名端與增強(qiáng)型N溝道MOS 場效應(yīng)管Ql的漏極相接，所述開關(guān)二極管D4的陽極和整流二極管D5的陽極均與高頻變壓 器Tl的副邊繞組的同名端相接，所述整流二極管D5的陰極與電容C2的一端相接，且為反 激變換器的正極電壓輸出端FVo+，所述高頻變壓器Tl的副邊繞組的異名端與電容C2的另 一端相接，且為反激變換器的負(fù)極電壓輸出端FVo-;所述蓄電池充放電開關(guān)由增強(qiáng)型N溝 道MOS場效應(yīng)管Q2構(gòu)成，所述增強(qiáng)型N溝道MOS場效應(yīng)管Q2的漏極與反激變換器的負(fù)極 電壓輸出端FVo-相接，且與開關(guān)電源失電及蓄電池充放電檢測指示電路的參考地相接，所 述增強(qiáng)型N溝道MOS場效應(yīng)管Q2的源極與蓄電池的負(fù)極相接，所述蓄電池的正極與反激變 換器的正極電壓輸出端FVo+相接。
[0007] 上述的開關(guān)電源失電及蓄電池充放電檢測指示電路，其特征在于：所述高頻變壓 器為高頻變壓器T2,所述隔離開關(guān)變換器為由高頻變壓器T2、增強(qiáng)型N溝道MOS場效應(yīng)管 Q3、整流二極管D6、續(xù)流二極管D7、電感Ll和電容C3組成的正激變換器，所述高頻變壓器 T2的原邊繞組的異名端為正激變換器的正極電壓輸入端ZVi+，所述增強(qiáng)型N溝道MOS場效 應(yīng)管Q3的源極為正激變換器的負(fù)極電壓輸入端ZVi-，所述高頻變壓器T2的原邊繞組的同 名端與增強(qiáng)型N溝道MOS場效應(yīng)管Q3的漏極相接，所述開關(guān)二極管D4的陽極和整流二極 管D6的陽極均與高頻變壓器T2的副邊繞組的同名端相接，所述整流二極管D6的陰極與電 感Ll的一端和續(xù)流二極管D7的陰極相接，所述電感Ll的另一端與電容C3的一端相接，且 為正激變換器的正極電壓輸出端ZVo+，所述高頻變壓器T2的副邊繞組的異名端與續(xù)流二 極管D7的陽極和電容C3的另一端相接，且為正激變換器的負(fù)極電壓輸出端ZVo-;所述蓄 電池充放電開關(guān)由增強(qiáng)型N溝道MOS場效應(yīng)管Q4構(gòu)成，所述增強(qiáng)型N溝道MOS場效應(yīng)管Q4 的漏極與正激變換器的負(fù)極電壓輸出端ZVo-相接，且與開關(guān)電源失電及蓄電池充放電檢 測指示電路的參考地相接，所述增強(qiáng)型N溝道MOS場效應(yīng)管Q4的源極與蓄電池的負(fù)極相 接，所述蓄電池的正極與正激變換器的正極電壓輸出端ZVo+相接。
[0008] 本發(fā)明還提供了一種方法步驟簡單、實現(xiàn)方便、實用性強(qiáng)的適用于反激變換器的 開關(guān)電源失電及蓄電池充放電檢測指示電路的設(shè)計方法，其特征在于該方法包括以下步 驟：
[0009] 步驟一、選擇合適參數(shù)的電阻Rl、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6和電 容Cl，其具體過程如下：
[0010] 步驟101、根據(jù)公式劃=7^選取電阻虹的阻值，其中，Va為反激變換器正常工 1Dl^F 作時電容Cl兩端的電壓且K,=一^V，Vi為輸入反激變換器的電源電壓，d為反激變換 器的開關(guān)導(dǎo)通比，Ii1為高頻變壓器Tl的原邊繞組與副邊繞組的匝數(shù)比，I D1，F(xiàn)為反激變換器 正常工作時流過發(fā)光二極管Dl的正向電流；
[0011] 步驟102、根據(jù)公式= 選取電阻R4的阻值；
[0012] 步驟103、根據(jù)公式R2 = 5R1選取電阻R2的阻值；
[0013] 步驟104、根據(jù)公式-=7^選取電阻如的阻值，其中，VZ為穩(wěn)壓二級管 D3的穩(wěn) Im,F 定電壓，ID2，F(xiàn)為流過發(fā)光二極管D2的正向電流； V -V
[0014] 步驟105、根據(jù)公式# = , " 選取電阻R5的阻值，其中，V。為反激變換器 的輸出電壓，Izmin為穩(wěn)壓二極管D3的最小工作電流； V -R1,
[0015] 步驟106、根據(jù)公式！^ = D, 通選取電阻R3的阻值，其中，Vk3為電 A I + A Z + Kd 阻R3兩端的電壓，Vvi導(dǎo)通為PNP型三極管Vl導(dǎo)通的最小電壓且Vvi導(dǎo)通的取值為0· 7V ;
[0016] 步驟107、根據(jù)公式Rl ·α>10Τ選取電容Cl的容值，其中，T為反激變換器的工作 周期；
[0017] 步驟二、連接電容Cl、開關(guān)二極管D4和電阻R4,組成失電檢測電路，其具體過程如 下：
[0018] 步驟201、將開關(guān)二極管D4的陽極接到高頻變壓器Tl的副邊繞組的同名端；
[0019] 步驟202、連接開關(guān)二極管D4的陰極與電阻R4的一端；
[0020] 步驟203、連接電阻R4的另一端與電容Cl的一端；
[0021] 步驟204、連接電容Cl的另一端與開關(guān)電源失電及蓄電池充放電檢測指示電路的 參考地；
[0022] 步驟三、連接發(fā)光二極管Dl和電阻Rl，組成蓄電池充電指示電路，其具體過程如 下：
[0023] 步驟301、連接發(fā)光二極管Dl的陽極與電阻R4和電容Cl的連接端；
[0024] 步驟302、連接發(fā)光二極管Dl的陰極與電阻Rl的一端；
[0025] 步驟303、連接電阻Rl的另一端與開關(guān)電源失電及蓄電池充放電檢測指示電路的 參考地；
[0026] 步驟四、連接電阻R2、電阻R3、電阻R5、電阻R6、PNP型三極管VI、穩(wěn)壓二級管D3 和發(fā)光二極管D2,組成蓄電池放電檢測指示電路，其具體過程如下：
[0027] 步驟401、連接電阻R2的一端與發(fā)光二極管Dl的陰極；
[0028] 步驟402、將電阻R2的另一端與電阻R3的一端連接后接到PNP型三極管Vl的基 極；
[0029] 步驟403、連接電阻R6的一端與PNP型三極管Vl的集電極；
[0030] 步驟404、連接電阻R6的另一端與發(fā)光二極管D2的陽極；
[0031] 步驟405、連接發(fā)光二極管D2的陰極與開關(guān)電源失電及蓄電池充放電檢測指示電 路的參考地；
[0032] 步驟406、將電阻R3的另一端與電阻R5的一端和穩(wěn)壓二級管D3的陰極相接后接 到PNP型三極管Vl的發(fā)射極；
[0033] 步驟407、連接穩(wěn)壓二級管D3的陽極與開關(guān)電源失電及蓄電池充放電檢測指示電 路的參考地；
[0034] 步驟408、將電阻R5的另一端接到反激變換器的正極電壓輸出端。
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