專利名稱：一種平安工程監(jiān)控不間斷電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種專用于平安工程監(jiān)控設(shè)備的不間斷供電電源。
技術(shù)背景一般監(jiān)控電源只有市電轉(zhuǎn)換成直流供電部分，控制功能弱，不夠完善，市電停電后 無法繼續(xù)工作，性能不夠穩(wěn)定，多半采用分立元件完成。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是提出一種控制功能強(qiáng)、性能穩(wěn)定、市電停電后能繼續(xù)工作 的不間斷供電電源。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型一種平安工程監(jiān)控不間斷供電電源，包括整流濾波 電路、高頻變換電路、高頻整流濾波電路、驅(qū)動電路、蓄電池組、逆變電路、輸入采樣電路、電 池采樣電路，輸出采樣電路、直流電源電路、單片機(jī)控制電路；市電輸入依次經(jīng)整流濾波電 路、高頻變換電路、高頻整流濾波電路、逆變電路輸出交流電源，驅(qū)動電路設(shè)置在高頻整流 濾波電路的輸出端和高頻變換電路的驅(qū)動端之間，高頻整流濾波電路的輸出端還連接蓄電 池組、直流電源電路的輸入端，輸入采樣電路、輸出采樣電路、電池采樣電路的采樣輸出信 號分別輸入單片機(jī)控制電路的對應(yīng)輸入端口，單片機(jī)控制電路分別輸出逆變驅(qū)動PWM波至 逆變電路，輸出控制開關(guān)信號至直流電源電路。還包括溫度采樣電路和通訊電路，溫度采樣電路的采樣輸出信號輸入到單片機(jī)控 制電路的相應(yīng)輸入端口，通訊電路與單片機(jī)控制電路上的對應(yīng)通訊端口連接。以便進(jìn)行溫 度監(jiān)控，以及與后臺監(jiān)控進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本實用新型由于設(shè)有單片機(jī)控制電路，根據(jù)外圍采樣電路的信號，實時進(jìn)行控制， 故控制功能強(qiáng)，提高了電源的穩(wěn)定性。又由于設(shè)有蓄電池組，故市電正常時由市電通過變換 提供攝像頭、光端機(jī)、監(jiān)控器的電源，市電停電后，由蓄電池組繼續(xù)供電。本實用新型的特點 是單片機(jī)智能控制，工藝簡單，電路性能穩(wěn)定，成本低，操作簡單。

[0007]圖1是本實用新型實施例的電路方框圖；[0008]圖2是圖1的EMI濾波和整流濾波電路原理圖；[0009]圖3是圖1的高頻變換和驅(qū)動電路原理圖；[0010]圖4是圖1的高頻整流濾波和直流變換電路原理圖[0011]圖5是圖1的輔助電源電路原理圖；[0012]圖6是圖1的逆變電路原理圖；[0013]圖7是圖1的采樣電路部分原理圖；[0014]圖8是圖1的單片機(jī)控制電路原理圖；[0015]圖9是圖1的通訊電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖詳述本實用新型的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)如圖1所示，為本實用新型實施例的電路方框圖，包括EMI濾波電路、整流濾波電 路、高頻變換電路、高頻整流濾波電路、驅(qū)動電路、蓄電池組、逆變電路、輸入采樣電路、溫度 采樣電路、電池采樣電路，輸出采樣電路、直流電源電路、單片機(jī)控制電路、通訊電路。市電 輸入依次經(jīng)EMI濾波電路、整流濾波電路、高頻變換電路、高頻整流濾波電路、逆變電路輸 出交流電源，驅(qū)動電路設(shè)置在高頻整流濾波電路的輸出端+B和高頻變換電路的驅(qū)動端之 間，為高頻變換電路的反饋回路，高頻整流濾波電路的輸出端+B還連接蓄電池組、直流電 源電路的輸入端，直流電源電路包括DC/DC直流變換電路和輔助電源電路。單片機(jī)控制電 路分別輸入輸入采樣電路、溫度采樣電路、輸出采樣電路、電池采樣電路的采樣信號，輸出 逆變驅(qū)動PWM1、PWM2波至逆變電路，輸出控制開關(guān)信號+5VCTRL、+12VCTRL至DC/DC直流變 換電路，輸出控制開關(guān)信號0N/0FF至輔助電源電路，單片機(jī)控制電路還連接通訊電路，高 頻整流濾波電路還輸出市電自啟動信號AC-IN至輔助電源電路。市電輸入首先經(jīng)過EMI濾波電路，濾除市電的雜波信號，然后通過整流濾波變換 成直流B+，通過高頻變換電路、高頻整流濾波電路、驅(qū)動電路組成的高頻開關(guān)電源，變換成 低壓直流電+B，一邊給蓄電池組充電，一邊通過后級的逆變電路，逆變出交流24VAC供電交 流攝像頭，通過DC/DC直流變換輸出直流電源供電通訊電路和光端機(jī)，通過輔助電源電路 輸出直流電源供電單片機(jī)控制電路和通訊電路。當(dāng)市電異常時，蓄電池組通過變換輸出供
^^ o如圖2所示，是EMI濾波和整流濾波電路原理圖。CN1-1為市電輸入的零線，CN1-3 為市電輸入的火線。市電輸入通過F1保險絲后連接到EMC電路。然后RV1吸收交流輸入 的浪涌電壓，C2濾除輸入的差模干擾信號，T1、C1、C3濾除市電輸入的共模干擾。D1為整流 橋，將輸入的交流電轉(zhuǎn)換成全波的直流，RT1限流C4濾波后供給高頻開關(guān)電源電源變壓器。如圖3所示，是高頻變換和驅(qū)動電路原理圖。高頻開關(guān)電源的工作是由 U6(UC3845)為控制的反激式開關(guān)電源R21為啟動電阻，C16為濾波電容，Z3為穩(wěn)壓二極管， 穩(wěn)定電源電壓給U6供電，U6工作6腳輸出PWM信號，通過R32驅(qū)動Q6來推動電源變壓器 T2，次級反饋電源通過D4整流C16濾波后給U6供電TO為電源的主控制集成電路，內(nèi)部集成了振蕩電路鋸齒波發(fā)生器，比較器、誤差放 大器、電流放大器、輸出啟動電路組成。1腳為輸誤差放大器的輸出端，二腳為誤差放大器的 輸入端，3腳為電流信號輸入腳，4腳為定時電阻、電容腳，5腳為電源地，6腳為驅(qū)動信號輸 出腳，7腳為電源腳，8腳為內(nèi)部基準(zhǔn)電源輸出腳。當(dāng)電源開機(jī)后，6腳輸出方波信號，通過變 壓器變換，從次級整流的+B (12V)電源，從0V上升到12V，當(dāng)R33和R39和Q7 (TL431)精密 基準(zhǔn)內(nèi)部的2. 5V基準(zhǔn)進(jìn)行比較放大，輸出控制光耦TO的發(fā)光管的電流，R25為發(fā)光管的限 流電阻；通過TO的發(fā)光控制光敏三極管的輸出電阻，通過R30調(diào)整U1內(nèi)部的誤差放大器的 增益，C19為補(bǔ)償電容；通過誤差放大的信號和內(nèi)部的鋸齒波進(jìn)行比較，產(chǎn)生PWM信號。如 果輸出高于12V，則減小輸出方波的占空比，降低輸出電壓；當(dāng)?shù)陀?2V則調(diào)寬輸出的占空 比，提高電壓，瞬時閉環(huán)調(diào)節(jié)，保證輸出電壓的穩(wěn)定。如圖4所示，是高頻整流濾波和直流變換電路原理圖。變壓器T2次級繞組T2B的
4輸出通過D3高頻整流C8濾波后，輸出12V的直流電，再通過L4、C9 II型濾波后，輸出穩(wěn)定 的+B給蓄電池組充電，并通過電子開關(guān)晶閘管Q4控制輸出12V直流，晶閘管Q4串聯(lián)在12V 輸出回路，負(fù)載連接在+12V和0V之間，晶閘管Q4連接在0V與GND1之間，晶閘管Q4的柵 極為控制端，輸入單片機(jī)輸出的控制開關(guān)信號+12VCTRL，控制信號為高電平時，導(dǎo)通有12V 輸出，為低電平時則關(guān)閉輸出。通過三端線性穩(wěn)壓器U4 (KA78R05)，輸出+5V電源，C5//C6為+5V的濾波電容器。 U4的4腳為控制端，輸入單片機(jī)輸出的控制開關(guān)信號+5VCTRL，高電平有輸出，低電平時則 關(guān)閉輸出。如圖5所示，是輔助電源電路原理圖。包括電子開關(guān)和反激式開關(guān)電源，輸出+5B 和+5A單獨的不共地兩組電源，反激式開關(guān)電源由U9(MC34063)控制。MC34063的1腳為內(nèi)部開關(guān)三極管的集電 極，2腳內(nèi)部開關(guān)三極管的發(fā)射極，3腳外接定時電容，4腳為電源地，5腳內(nèi)部誤差放大器的 反相輸入端，6腳為電源輸入腳，7腳為電流取樣腳，8腳為驅(qū)動級的集電極。電子開關(guān)包括電源電子開關(guān)Q8、控制電子開關(guān)Q9和按鍵S1,電源電子開關(guān)Q8為 PNP三極管，設(shè)置在高頻整流濾波電路輸出端+B和反激式開關(guān)電源的供電端之間，控制電 子開關(guān)Q9為NPN三極管，和按鍵S1并聯(lián)后通過電阻R51再和三極管Q8的基極相串聯(lián)，三 極管Q9的基極通過電阻R56輸入單片機(jī)輸出的控制開關(guān)信號0N/0FF，通過電阻R53輸入高 頻整流濾波電路輸出的市電自啟動信號AC-IN。當(dāng)市電正常輸入時，AC-IN通過R53驅(qū)動Q9 導(dǎo)通，則Q8導(dǎo)通，將+B電壓送到后級，實現(xiàn)自動開機(jī)；當(dāng)沒有市電時，蓄電池組供電，此時， AC-IN為低電平，則需手動按下Sl，Q8導(dǎo)通，將+B電壓送到后級，產(chǎn)生單片機(jī)的5V工作電 壓，單片機(jī)工作，輸出高電平0N/0FF信號，驅(qū)動Q9導(dǎo)通，維持Q8持續(xù)導(dǎo)通；當(dāng)電池低壓時， 單片機(jī)輸出低電平0N/0FF信號，Q9截止，Q8截止，關(guān)閉輔助電源的工作，從而關(guān)機(jī)。C27為 濾波電容，R48為電流取樣電阻，R49為限流電阻，T5為高頻變換變壓器，C28為定時電容， R52和C30串聯(lián)則是內(nèi)部開關(guān)管的緩沖電路。U10、Z4、R54則組成反饋控制電路，當(dāng)輸出+5A 高于5V，Z4擊穿電流通過U10的發(fā)光二極管，通過光敏三極管，反饋到5腳和內(nèi)部的誤差放 大器進(jìn)行比較，減小輸出方波的占空比，降低輸出電壓；當(dāng)?shù)陀?V則調(diào)寬輸出的占空比，提 高電壓，瞬時閉環(huán)調(diào)節(jié)，保證輸出電壓的穩(wěn)定。D9為高頻整流，C29為濾波電容。D8為高頻 整流，C25//V26為濾波電容則提供RS485接口的隔離電源。如圖6所示，是逆變電路原理圖。逆變電路是將直流或電池的12V通過Q3、Q5和 T3組成的推挽變換電路輸出24VAC交流電壓，PWM1、PWM2為單片機(jī)輸出的兩路相位相差180 度、頻率為50Hz的方波。通過輸出交流采樣電路將輸出電壓反饋到單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，如果 輸出交流電壓高，則減小PWM信號的占空比，降低輸出電壓；如果輸出交流電壓低，則增大 PWM信號的占空比，提高輸出電壓。通過閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)穩(wěn)定輸出電壓。R14、R20為驅(qū)動電阻，R16、R18為柵極放電電阻；R17為放電流采樣電阻，IS為電 流采樣信號；C11和R19為輸出濾波電路。如圖7所示，是采樣電路部分原理圖。+12-S為電池或+12V直流采樣電路，通過R22、R26分壓，C13濾波后送到單片機(jī)的 A/D 口輸入；+5-S為輸出5V直流采樣電路，通過R23、R27分壓，C14濾波后送到單片機(jī)的A/D
5口輸入；TEMP為溫度采樣電路，通過R29、R28分壓，C15濾波后送到單片機(jī)的A/D 口輸入。 R29為負(fù)溫度系數(shù)的溫敏電阻，當(dāng)溫度上升時阻值減小，TEMP的電壓，根據(jù)溫敏電阻的溫度 曲線來計算來對溫度進(jìn)行測量。24VAC-S為24VAC交流電壓采樣電路，通過T4隔離，D6、D7全波整流，R37、R42分 壓，C20濾波后送到單片機(jī)的A/D 口輸入；I-0UT為24VAC交流輸出電流采樣電路，經(jīng)R45加到運(yùn)放U7A的3腳同相端，輸出 端到反相端連接反饋電阻R34//C18，R35接地，組成同相放大器，將分流電阻器R17上的壓 降信號放大濾波后經(jīng)R43、R46分壓，送到單片機(jī)的A/D 口輸入。如圖8所示，是單片機(jī)控制電路原理圖。單片機(jī)U8采用MICROCHIP公司的 MCU (PIC16F73)。此單片機(jī)有8位5通道的A/D，有24個1/0，16位定時器，精簡指令型，外 圍電路簡單。1. A/D實現(xiàn)對輸出直流+12V、+5V和交流24VAC輸出電壓、溫度的模數(shù)轉(zhuǎn)換；2.異步串行口，實現(xiàn)對RS485通訊；3.利用16時器可以產(chǎn)生的輸出比較中斷，實現(xiàn)PWM信號的產(chǎn)生；4.其它的口線實現(xiàn)對電路的各種控制。單片機(jī)U8實現(xiàn)對整機(jī)的控制。1腳為復(fù)位電路，上電時通過R55對C31充電，完成復(fù)位。2腳TEMP為溫度采樣信號，經(jīng)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行溫度測量。3腳I-0UT為輸出電流采樣信號，經(jīng)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行輸出電流測量，進(jìn)行電流 保護(hù)。4腳24VAC-S為交流輸出電壓采樣信號，經(jīng)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行24VAC交流輸出電 壓測量，反饋調(diào)節(jié)輸出電壓。5腳+12V-S為直流輸出電壓采樣信號，經(jīng)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行電池或12V直流輸 出的電壓測量。7腳+5V-S為直流輸出電壓采樣信號，經(jīng)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行5V直流輸出的電壓測量。9、10腳和外部的晶振〔￥1、〔32、〔33組成內(nèi)部的時鐘電路。11腳輔助控制開關(guān)信號0N/0FF，電池電壓正常時輸出高電平，當(dāng)電池放電低壓時 或保護(hù)時，輸出低電平。17、18為串行通訊口，實現(xiàn)和后臺監(jiān)控進(jìn)行RS485通訊。23腳為12V直流輸出控制開關(guān)信號+12VCTRL，高電平時開啟12V輸出，低電平時 關(guān)閉輸出。 24腳為5V直流輸出控制開關(guān)信號+5VCTRL，高電平時開啟5V輸出，低電平時關(guān)閉 輸出。如圖9所示，是RS485通訊電路原理圖。采用專用電路U2 (MAX1487E)。1腳R0為信號輸出。2腳RE為輸出使能信號。3腳DE為輸入使能信號。[0056]4腳DI為輸入信號。5腳GND為電源地。6腳B為RS485輸出差分信號_。7腳A為RS485輸出差分信號+。8 腳 VCC 為電源+5V。R7和R9為限流電阻，R5為上拉電阻，R12為下拉電阻，防止線路干擾；LI、L2、L3 濾波電感消除信號線的雜波信號；Zl、Z2為TVS管為浪涌保護(hù)，保護(hù)U2不受浪涌電壓信號 損壞。
權(quán)利要求一種平安工程監(jiān)控不間斷電源，其特征在于，包括整流濾波電路、高頻變換電路、高頻整流濾波電路、驅(qū)動電路、蓄電池組、逆變電路、輸入采樣電路、電池采樣電路，輸出采樣電路、直流電源電路、單片機(jī)控制電路；市電輸入依次經(jīng)整流濾波電路、高頻變換電路、高頻整流濾波電路、逆變電路輸出交流電源，驅(qū)動電路設(shè)置在高頻整流濾波電路的輸出端(+B)和高頻變換電路的驅(qū)動端之間，高頻整流濾波電路的輸出端(+B)還連接蓄電池組、直流電源電路的輸入端；輸入采樣電路、輸出采樣電路、電池采樣電路的采樣輸出信號分別輸入單片機(jī)控制電路的對應(yīng)輸入端口，單片機(jī)控制電路分別輸出逆變驅(qū)動PWM波至逆變電路，輸出控制開關(guān)信號至直流電源電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于還包括溫度采樣電路和通訊電路，溫度采 樣電路的采樣輸出信號輸入到單片機(jī)控制電路的相應(yīng)輸入端口，通訊電路與單片機(jī)控制電 路上的對應(yīng)通訊端口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于所述直流電源電路包括DC/DC直流變換 電路和輔助電源電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源，其特征在于所述DC/DC直流變換電路包括三端線性 穩(wěn)壓器，單片機(jī)控制電路輸出控制開關(guān)信號(+5VCTRL)至三端線性穩(wěn)壓器的控制端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源，其特征在于所述DC/DC直流變換電路包括串聯(lián)在直 流電源輸出回路的電子開關(guān)，單片機(jī)控制電路輸出控制開關(guān)信號(+12VCTRL)至電子開關(guān) 的控制端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源，其特征在于所述電子開關(guān)為晶閘管，電子開關(guān)的控制 端為晶閘管的柵極。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源，其特征在于所述輔助電源電路包括電子開關(guān)和反激 式開關(guān)電源，電子開關(guān)設(shè)置在高頻整流濾波電路的輸出端(+B)和反激式開關(guān)電源的供電 端之間，電子開關(guān)的控制端輸入單片機(jī)控制電路輸出的控制開關(guān)信號(0N/0FF)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源，其特征在于所述電子開關(guān)的控制端還輸入高頻整流 濾波電路輸出的市電自啟動信號(AC-IN)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的電源，其特征在于所述電子開關(guān)包括一個電源電子開 關(guān)、一個控制電子開關(guān)和一個按鍵，電源電子開關(guān)設(shè)置在高頻整流濾波電路的輸出端(+B) 和反激式開關(guān)電源的供電端之間，控制電子開關(guān)和按鍵并聯(lián)后再和電源電子開關(guān)的控制端 相串聯(lián)，所述電子開關(guān)的控制端為控制電子開關(guān)的控制端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源，其特征在于所述電源電子開關(guān)為PNP三極管，電源 電子開關(guān)的控制端為PNP三極管的基極，所述控制電子開關(guān)為NPN三極管，控制電子開關(guān)的 控制端為NPN三極管的基極。
專利摘要本實用新型公開了一種平安工程監(jiān)控不間斷電源，包括整流濾波電路、高頻變換電路、高頻整流濾波電路、驅(qū)動電路、蓄電池組、逆變電路、輸入采樣電路、電池采樣電路，輸出采樣電路、直流電源電路、單片機(jī)控制電路；市電輸入依次經(jīng)整流濾波電路、高頻變換電路、高頻整流濾波電路、逆變電路輸出交流電源，驅(qū)動電路設(shè)置在高頻整流濾波電路的輸出端和高頻變換電路的驅(qū)動端之間，高頻整流濾波電路的輸出端還連接蓄電池組、直流電源電路的輸入端；輸入采樣電路、輸出采樣電路、電池采樣電路的采樣輸出信號分別輸入單片機(jī)控制電路的對應(yīng)輸入端口，單片機(jī)控制電路分別輸出逆變驅(qū)動PWM波至逆變電路，輸出控制開關(guān)信號至直流電源電路。本實用新型控制功能強(qiáng)、性能穩(wěn)定、市電停電后能繼續(xù)工作。
文檔編號H02J7/06GK201584805SQ20092026527
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者潘世高, 羅蜂, 黃敏 申請人:佛山市柏克電力設(shè)備有限公司