自动开关电装置及系统的制作方法

本发明涉及电子电路技术领域，具体而言，涉及一种自动开关电装置及系统。

背景技术：

随着电子技术的发展，电路系统越来越复杂，一般会有多个不同的电压源，电路系统对各个电压源有特定的上电顺序。当外部供电系统不稳定而出现电压暂降时，由于不同电压源的负载电阻和负载电容不同，容易出现一部分电压源掉电慢，另外一部分电压源掉电快的情况。同时，在外部供电系统恢复时各个电压源同时恢复，由于只有部分电压源掉电后恢复，此时电路系统的各个电压源没有按照设计要求上电，故容易出现异常，即使电路系统只有一个电压源，也容易出现该电压源跌落到一半之后又恢复供电的情况，导致电路系统无法正常工作。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自动开关电装置及系统，用以改善上述问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种自动开关电装置，应用于外部供电系统与受电系统之间，实现对受电系统的开关电，其包括电压检测模块及变压电压源，变压电压源电性连接于外部供电系统与受电系统之间、电压检测模块与外部供电系统和变压电压源均电性连接；电压检测模块用于依据外部供电系统的输出电压产生检测电压，当检测电压小于预设阈值时输出第一关电信号以使变压电压源掉电；当检测电压逐步上升至超过预设阈值时，电压检测模块在预设时间内持续输出第二关电信号，以使变压电压源在预设时间内持续掉电，并在预设时间到达之后输出开电信号。

第二方面，本发明提供了一种自动开关电系统，包括外部供电系统、受电系统及上述的自动开关电装置。自动开关电装置电性连接于外部供电系统和受电系统之间，用于实现外部供电系统与受电系统之间的开关电，其包括电压检测模块及变压电压源，变压电压源电性连接于外部供电系统与受电系统之间、电压检测模块与外部供电系统和变压电压源均电性连接；电压检测模块用于依据外部供电系统的输出电压产生检测电压，当检测电压小于预设阈值时输出第一关电信号以使变压电压源掉电；当检测电压逐步上升至超过预设阈值时，电压检测模块在预设时间内持续输出第二关电信号，以使变压电压源在预设时间内持续掉电，并在预设时间到达之后输出开电信号。

相对现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明提供的一种自动开关电装置及系统，在外部供电系统的输出电压暂降时，通过电压检测电路控制变压电压源彻底掉电，使得外部供电系统的输出电压恢复后，变压电压源能够按照设计要求上电，解决了现有技术中外部供电系统不稳定而导致电路系统无法正常工作的问题，具有良好的可靠性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明第一实施例所提供的自动开关电系统的结构框图。

图2示出了本发明第一实施例所提供的自动开关电系统的电路示意图。

图3示出了本发明第一实施例所提供的自动开关电系统的电路示意图。

图4示出了本发明第二实施例所提供的自动开关电系统的电路示意图。

图5示出了本发明第三实施例所提供的自动开关电系统的结构框图。

图6示出了本发明第三实施例所提供的关电驱动模块的结构框图。

图7示出了本发明第三实施例所提供的自动开关电系统的电路示意图。

图8示出了本发明第三实施例所提供的自动开关电系统的电路示意图。

图9示出了本发明第四实施例所提供的自动开关电系统的电路示意图。

图10示出了本发明第五实施例所提供的自动开关电系统的电路示意图。

图标：100、200、300、400、500-自动开关电系统；110-外部供电系统；111-外部电源；113-电压转换模块；130-自动开关电装置；131-电压检测模块；1311-电压检测电路；1313-控制电路；1315-驱动芯片；133-变压电压源；135-关电驱动模块；1351-开关管；150-受电系统；151-微控制器；152-看门狗电路；153-通信模块；310-远程控制端；320-网络。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

第一实施例

请参照图1，图1示出了本发明第一实施例所提供的自动开关电系统100的结构框图。自动开关电系统100包括外部供电系统110、自动开关电装置130及受电系统150，自动开关电装置130电性连接于外部供电系统110与受电系统150之间，用于实现外部供电系统110与受电系统150之间的开关电。

请参照图2，外部供电系统110包括外部电源111及电压转换模块113，外部电源111、电压转换模块113及自动开关电装置130依次电连接，电压转换模块113用于将外部电源111提供的交流电转换为直流电进行输出，从而为自动开关电装置130和受电系统150提供电力供应。

作为一种实施方式，外部电源111可以是220v交流电。电压转换模块113可以是外部适配器，其输出电压可以是12v。

在本实施例中，自动开关电装置130包括电压检测模块131及变压电压源133，变压电压源133电性连接于电压转换模块113及受电系统150之间，电压检测模块131与电压转换模块113和变压电压源133均电性连接。

在本实施例中，电压检测模块131用于依据电压转换模块113的输出电压产生检测电压，当检测电压小于预设阈值，也就是外部供电系统110的输出电压暂降时，输出第一关电信号以使变压电压源133掉电；当检测电压逐步上升至超过预设阈值，也就是外部供电系统110的输出电压恢复时，电压检测模块131在预设时间t内持续输出第二关电信号，以使变压电压源133在预设时间内持续掉电，并在预设时间到达之后输出开电信号以控制变压电压源133开电，预设时间t大于变压电压源133的掉电时间t1，可以使得变压电压源133全部掉电。

作为一种实施方式，电压检测模块131包括电压检测电路1311及与电压检测电路1311电性连接的控制电路1313，电压检测电路1311与电压转换模块113电性连接以获取电压转换模块113的输出电压进而产生检测电压。电压检测电路1311包括第一分压电阻r1和第二分压电阻r2，第一分压电阻r1和第二分压电阻r2串联于电压转换模块113和地之间，控制电路1313电性连接于第一分压电阻r1和第二分压电阻r2之间。控制电路1313用于根据电压转换模块113产生的检测电压输出第一关电信号、第二关电信号及开电信号，在本实施例中，控制电路1313为上电复位芯片u0。

在本实施例中，检测电压是电压转换模块113的输出电压在第一分压电阻r1或者第二分压电阻r2上的分压，预设阈值是上电复位芯片u0的欠压点uvlo-0。

需要说明的是，电压检测电路1311也可以采用稳压二极管和dc/dc降压型电压转换芯片、以及稳压二极管和ldo电压转换芯片实现依据电压转换模块113的输出电压产生检测电压。

作为一种实施方式，变压电压源133包括电源芯片u1，电源芯片u1的电源端均与电压转换模块113电性连接，电源芯片u1的输出端out与受电系统150电性连接，电源芯片u1的使能端电性连接于上电复位芯片u0的输出端。

作为另一种实施方式，请参照图3，变压电压源133包括多个电源芯片，多个电源芯片的电源端均与电压转换模块113电性连接，多个电源芯片的输出端out均与受电系统150电性连接。前一个电源芯片的输出端电性连接到后一个电源芯片的使能端，第一个电源芯片u1的使能端电性连接于上电复位芯片u0的输出端。多个电源芯片的输出电压依次降低，例如，第一个电源芯片的输出电压为3.3v，第二个电源芯片的输出电压为2.5v，第三个电源芯片的输出电压为1.2v等，自动开关电系统100上电时，变压电压源133从第一个电源芯片u1开始依次上电。

在本实施例中，电源芯片可以是dc/dc电压转换芯片。

本实施例所提供的自动开关电系统100的工作原理是：在自动开关电系统100正常工作时，若外部供电系统110的输出电压出现暂降，则第一分压电阻r1的分压降低，当第一分压电阻r1的分压降低至小于上电复位芯片u0的欠压点uvlo-0时，则触发上电复位芯片u0输出第一关电信号以使变压电压源133掉电；若外部供电系统110的输出电压恢复，则第一分压电阻r1的分压上升，当第一分压电阻r1的分压上升至大于上电复位芯片u0的欠压点uvlo-0时，上电复位芯片u0开始工作并在预设时间内持续输出第二关电信号，使得变压电压源133彻底掉电，在预设时间到达之后上电复位芯片u0输出开电信号以控制变压电压源133按照设计要求依次上电，解决了现有技术中外部供电系统110不稳定而导致电路系统无法正常工作的问题，具有良好的可靠性。

第二实施例

请参照图4，图4示出了本发明第二实施例所提供的自动开关电系统200的结构框图。自动开关电系统200包括外部供电系统110、自动开关电装置130及受电系统150。自动开关电装置130包括电压检测模块131及变压电压源133，变压电压源133电性连接于电压转换模块113及受电系统150之间，电压检测模块131与电压转换模块113和变压电压源133均电性连接。本实施例提供的自动开关电系统200，除了在电压检测模块131中加入了驱动芯片1315，且驱动芯片1315电性连接于控制电路1313与变压电压源133之间以外，其它电路连接均与第一实施例提供的自动开关电系统100相同。

在本实施例中，驱动芯片1315的输入端与上电复位芯片u0的驱动端rst电性连接，且驱动芯片1315的输出端与多个电源芯片的使能端en均电性连接。驱动芯片1315用于根据所述上电复位芯片u0输出的第一关电信号、第二关电信号及开电信号，驱动多个电源芯片同时掉电或开电。

本实施例所提供的自动开关电系统200的工作原理是：在自动开关电系统200正常工作时，若外部供电系统110的输出电压出现暂降，则第一分压电阻r1的分压降低，当第一分压电阻r1的分压降低至小于上电复位芯片u0的欠压点uvlo-0时，则触发上电复位芯片u0输出第一关电信号至驱动芯片1315，驱动芯片1315驱动多个电源芯片掉电；若外部供电系统110的输出电压恢复，则第一分压电阻r1的分压上升，当第一分压电阻r1的分压上升至大于上电复位芯片u0的欠压点uvlo-0时，上电复位芯片u0开始工作并在预设时间内持续输出第二关电信号至驱动芯片1315，使得驱动芯片1315驱动多个电源芯片彻底掉电，在预设时间到达之后上电复位芯片u0输出开电信号至驱动芯片1315以驱动多个电源芯片上电。

第三实施例

请参照图5，图5示出了本发明第三实施例所提供的自动开关电系统300的结构框图。自动开关电系统300包括外部供电系统110、自动开关电装置130及受电系统150。自动开关电装置130包括电压检测模块131、变压电压源133及关电驱动模块135，变压电压源133电性连接于电压转换模块113及受电系统150之间，电压检测模块131与电压转换模块113和变压电压源133均电性连接，关电驱动模块135电性连接于受电系统150和电压检测模块131之间。本实施例提供的自动开关电系统300，除了在自动开关电装置130中加入了关电驱动模块135以外，其它电路连接均与第一实施例提供的自动开关电系统100相同。

在本实施例中，受电系统150包括微控制器151，微控制器151与关电驱动模块135电性连接，微控制器151用于驱动关电驱动模块135工作。作为一种实施方式，微控制器151可以是pld(programmablelogicdevice，可编程逻辑器件)、cpu(centralprocessingunit，中央处理器)、cpld(complexprogrammablelogicdevice，复杂可编程逻辑器件)、fpga(field-programmablegatearray，现场可编程门阵列)、单片机等。

请参照图6，关电驱动模块135包括下拉电阻r3和开关管1351，下拉电阻r3电性连接于开关管1351的控制极c和地之间，开关管1351的控制极c与受电系统150电性连接，开关管1351的第一电极s1与电压检测模块131电性连接，开关管1351的第二电极s2接地。在本实施例中，开关管1351可以是三极管q1或者mos管q2。

请参照图7，当开关管1351是三极管q1时，三极管q1的基极b与微控制器151电性连接，三极管q1的集电极c与电压检测模块131电性连接，三极管q1的发射极e接地。当受电系统150正常工作时，微控制器151输出低电平，三极管q1断开，电压检测模块131正常工作；当受电系统150出现故障时，微控制器151输出高电平驱动开关管1351导通，电压检测模块131掉电并输出第三关电信号使变压电压源133掉电；变压电压源133掉电后，受电系统150停止工作，微控制器151输出低电平，开关管1351再次断开，电压检测模块131恢复供电，并在预设时间t内持续输出第三关电信号，使得变压电压源133彻底掉电后，再输出开电信号。

请参照图8，当开关管1351是mos管q2时，mos管q2的栅极g与微控制器151电性连接，mos管q2的源极s与电压检测模块131电性连接，mos管q2的漏极d接地，工作过程与开关管1351是三极管q1时一致，在此不再赘述。

本实施例所提供的自动开关电系统300的工作原理是：当受电系统150正常工作时，开关管1351断开，自动开关电系统300正常工作；当受电系统150出现故障时，微控制器151驱动开关管1351导通，电压检测模块131掉电并输出第三关电信号使变压电压源133掉电；变压电压源133掉电后，受电系统150停止工作，微控制器151停止驱动开关管1351，开关管1351再次断开，电压检测模块131恢复供电并在预设时间t内持续输出第三关电信号，使得变压电压源133彻底掉电后，再输出开电信号，从而实现自动开关电系统300出现故障时实现自动开关电。

第四实施例

请参照图9，图9示出了本发明第四实施例所提供的自动开关电系统400的结构框图。自动开关电系统400包括外部供电系统110、自动开关电装置130及受电系统150。本实施例提供的自动开关电系统400，除了在受电系统150中加入了看门狗电路152以外，其它电路连接均与第三实施例提供的自动开关电系统300相同。

在本实施例中，受电系统150包括微控制器151和看门狗电路152，看门狗电路152电性连接于微控制器151与关电驱动模块135之间，微控制器151用于通过看门狗电路152驱动关电驱动模块135工作。

需要说明的是，本实施例中的三极管q1可以替换为mos管q2。

本实施例所提供的自动开关电系统400的工作原理是：当受电系统150正常工作时，微控制器151使能看门狗电路152，并持续喂狗，看门狗电路152持续输出低电平，三极管q1断开，自动开关电系统400正常工作；当微控制器151不能正常工作时，看门狗电路152超时之后输出高电平驱动开关管1351导通，电压检测模块131掉电并输出第三关电信号使变压电压源133掉电；变压电压源133掉电后，受电系统150停止工作，看门狗电路152默认关闭，三极管q1再次断开，电压检测模块131恢复供电，并在预设时间t内持续输出第三关电信号，使得变压电压源133彻底掉电后，再输出开电信号，以实现自动开关电系统400自动检测故障，并自动控制关电后再开电重启，同时，看门狗电路152可以替换为温度传感器、压力传感器等。

第五实施例

请参照图10，图10示出了本发明第五实施例所提供的自动开关电系统500的结构框图。自动开关电系统500包括外部供电系统110、自动开关电装置130及受电系统150。本实施例提供的自动开关电系统500，除了在受电系统150中加入了通信模块153以外，其它电路连接均与第三实施例提供的自动开关电系统300相同。

在本实施例中，通信模块153通过网络320与远程控制端310通信连接，远程控制端310用于通过通信模块153远程控制自动开关电系统500关电，通信模块153可以是通信芯片，例如sx1278芯片等。

在本实施例中，远程控制端310可以是用户的智能手机、平板电脑、台式机、膝上型便携计算机等等。

需要说明的是，本实施例中的三极管q1可以替换为mos管q2。

本实施例所提供的自动开关电系统500的工作原理是：当自动开关电系统500出现故障时，远程控制端310发送关电指令至通信模块153；通信模块153接收到关电指令后发送至微控制器151，微控制器151输出高电平驱动三极管q1导通，变压电压源133掉电；变压电压源133掉电后，受电系统150停止工作，三极管q1再次断开，电压检测模块131恢复供电，并在预设时间t内持续输出第三关电信号，使得变压电压源133彻底掉电后，再输出开电信号，通信模块153输出恢复正常的提示信号至远程控制端310，以实现远程控制自动开关电系统500关电后自动开电重启。

综上所述，本发明提供的一种自动开关电装置及系统，所述自动开关电系统，包括外部供电系统、受电系统及自动开关电装置。自动开关电装置电性连接于外部供电系统和受电系统之间，用于实现外部供电系统与受电系统之间的开关电，其包括电压检测模块、变压电压源及关电驱动模块，变压电压源电性连接于外部供电系统与受电系统之间、电压检测模块与外部供电系统和变压电压源均电性连接，关电驱动模块电连接于电压检测模块与受电系统之间。本发明提供的一种自动开关电装置及系统，首先，在外部供电系统的输出电压暂降时，通过电压检测电路控制变压电压源彻底掉电，使得外部供电系统的输出电压恢复后，变压电压源能够按照设计要求上电，解决了现有技术中外部供电系统不稳定而导致电路系统无法正常工作的问题，具有良好的可靠性；其次，通过关电驱动模块在不额外增加控制器的条件下实现了自动开关电系统异常之后自动关电及开电重启、以及远程控制系统关电后开电重启，具有良好的实用性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。