应急转换电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电路领域，更具体地说，涉及一种在主电源和备用电源之间进行切换的电路。
【背景技术】
[0002]通常，在工业用的电路中都会包含应急供电线路，应急供电线路中包含电池。在电路正常工作时，由外部的主电源为用电器件供电，同时通过外部的主电源为应急供电线路中的电池充电。在出现电路故障或者其他意外时，外部的主电源被切断，此时需要切换到应急供电线路，由电池继续为用电器件供电。而该切换的动作由应急转换电路实现。
[0003]图1揭示了现有技术中采用的应急转换电路的电路图。图1所示的电路是用于照明系统，其中的照明元件是LED (图中标记为LED) ο LED具有两个连接弓I脚LED+和LED-。图1所示的电路中的主电源标记为DR，包括两个弓I脚DR+和DR-。管脚DR+与管脚LED+连接，管脚DR-与管脚LED-连接，在正常工作时，由主电源DR为LED供电。
[0004]继电器和一组管脚构成转换组件JD，继电器连接到继电器控制电路(图中为显示)，继电器控制电路产生继电器控制信号RCS，继电器控制信号RCS控制继电器动作，使得一组管脚中的不同管脚相互连通。继电器通过控制一组管脚之间的连接与断开来实现电路的转换。如图所示，转换组件JD的2号管脚连接到DR-，转换组件JD的3号管脚连接到LED-，于是等于在主电源与LED的电路中插入了转换组件。在电路正常工作时，转换组件JD的2号管脚与3号管脚连接，相当于DR-与LED-连通。同时，主电源还对电池BT进行充电。在电路正常工作时，转换组件JD的3号管脚和4号管脚、5号管脚和6号管脚是分别断开的，因此芯片1C、升压电路均不处于工作状态，仅有电池BT由主电源进行充电。
[0005]当出现意外情况导致主电源被切断时，继电器在继电器控制信号RCS的控制下作用，使得转换组件JD的2号管脚与3号管脚断开，这样DR-与LED-的连接断开，主电源与LED的连接被断开。继电器还使得转换组件JD的3号管脚和4号管脚接通、5号管脚和6号管脚接通。在3号管脚和4号管脚接通、5号管脚和6号管脚分别接通后，切换器件K导通。在图1所示的实施例中，切换器件K是开关元件，例如三极管。切换器件K导通后，电池BT与芯片IC之间的连接被接通，电池BT向芯片IC供电使得芯片开始运作。在图1所示的实施例中，电池BT通过电阻R1、电容Cl连接到芯片IC的I号管脚(Vcc)、2号管脚(Toff)和4号管脚(GND)。同时，通过由开关元件Vl和电感LI组成的升压电路(boost circuit)，芯片IC处于升压工作状态，使得芯片IC能够输出足够的电压来驱动LED。芯片IC通过8号管脚(OVP)输出驱动电压，进一步通过滤波电路后来驱动LED。在图1所示的实施例中，滤波电路由电容C2实现。在一个实施例中，芯片IC通过8号管脚(OVP)输出的基准电压Vref= IV，如果希望获得不同的驱动电压，可以通过分压电路来实现。在图1所示的实施例中，分压电路由电阻R2和电阻R3实现，通过电阻R2和电阻R3能够获得不同的输出的驱动电压。这样，LED在电池BT和芯片IC的供电下继续工作。同时，芯片IC还对回路中的电流进行检测。IC芯片的7号管脚(FB)检测LED的电流，如图1所示，借助于检测电阻R5，芯片IC通过7号管脚(FB)检测LED的电流。IC芯片的6号管脚(CS)检测峰值电流，如图1所示，借助于检测电阻R4和开关元件VI，芯片IC通过6号管脚(CS)检测峰值电流。
[0006]图1所示的现有技术中采用的应急转换电路的电路图虽然能够实现应急状态下供电源的转换，但存在几个显著的缺陷:
[0007]I)由于转换是由继电器实现，而继电器是一个电磁组件，因此在继电器工作时，电路中存在较为严重的电磁干扰情况，在对于电磁干扰要求较高的领域应用收到限制。
[0008]2)由于继电器是靠吸合动作来完成切换，因此在吸合的瞬间会产生很大的吸合电流，吸合电流会对触点造成不利影响，使得触点容易出现碳化，造成失效或者错误的操作。
[0009]3)继电器的响应时间较长，反应比较慢。由于继电器需要通过吸合动作来完成切换，因此通常都需要0.5秒，S卩500毫秒以上的响应时间。在对于响应时间有较高要求的场合无法使用，例如火警要求响应时间在250毫秒以下，继电器无法满足要求。较长的响应时间还会造成电池电量的额外损耗，根据测算，使用继电器作为转换组件，电池电量的使用效率在80%左右。
[0010]4)采用继电器存在其他的缺陷，比如适应的温度范围较窄，要求在85摄氏度以下的环境中工作，继电器成本较高，与继电器配合的辅助电路的规模较大，成本高，占用的空间也较大。
【实用新型内容】
[0011]本实用新型旨在提出一种应急转换电路，由开关元件替代继电器来作为转换组件。
[0012]根据本实用新型的一实施例，提出一种应急转换电路，接入到主电源和用电器件之间，包括备用电源、驱动电路和转换组件，主电源为用电器件供电，转换组件切断驱动电路，主电源对用电器件的供电被切断，转换组件接通驱动电路，备用电源通过驱动电路为用电器件供电，转换组件是开关元件。
[0013]在一个实施例中，备用电源是电池，驱动电路包括切换电路、芯片和升压电路。
[0014]在一个实施例中，开关元件接入到主电源与用电器件的连接电路中，开关元件还与切换电路连接。
[0015]在一个实施例中，开关元件接通主电源与用电器件，主电源对用电器件供电，开关元件切断切换电路，切换电路被切断，芯片和升压电路不工作。
[0016]在一个实施例中，开关元件断开主电源与用电器件，主电源对用电器件的供电被切断，开关元件接通切换电路，电池为芯片供电，芯片启动，升压电路使得芯片工作于升压模式，芯片输出电压驱动用电器件。
[0017]在一个实施例中，在芯片的输出端和用电器件之间还包括滤波电路和分压电路，分压电路根据用电器件的额定电压调节芯片的输出端的输出电压。
[0018]在一个实施例中，切换电路由开关元件组成。
[0019]在一个实施例中，升压电路包括开关元件和电感。
[0020]本实用新型的应急转换电路使用开关元件取代继电器作为转换组件，消除了电磁干扰和吸合电流的问题，也降低了实现成本和电路规模，还缩短了响应时间并提升了电池电量的使用效率。
【附图说明】
[0021]本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中:
[0022 ]图1揭示了现有技术中采用的应急转换电路的电路图。
[0023]图2揭示了根据本实用新型的一实施例的应急转换电路的电路图。
【具体实施方式】
[0024]本实用新型旨在提出一种应急转换电路，接入到主电源和用电器件之间，包括备用电源、驱动电路和转换组件，主电源为用电器件供电，转换组件切断驱动电路，主电源对用电器件的供电被切断，转换组件接通驱动电路，备用电源通过驱动电路为用电器件供电，转换组件是开关元件。备用电源是电池，驱动电路包括切换电路、芯片和升压电路。开关元件接入到主电源与用电器件的连接电路中，开关元件还与切换电路连接。开关元件接通主电源与用电器件，主电源对用电器件供电，开关元件切断切换电路，切换电路被切断，芯片和升压电路不工作。开关元件断开主电源与用电器件，主电源对用电器件的供电被切断，开关元件接通切换电路，电池为芯片供电，芯片启动，升压电路使得芯片工作于升压模式，芯片输出电压驱动用电器件。在芯片的输出端和用电器件之间还包括滤波电路和分压电路，分压电路根据用电器件的额定电压调节芯片的输出端的输出电压。切换电路由开关元件组成。升压电路包括开关元件和电感。
[0025]图2揭示了根据本实用新型的一实施例的应急转换电路的电路图。与图1相比较，本实用新型的应急转换电路中不再使用继电器作为转换组件，而是使用开关元件来取代继电器作为转换组件。此外，图2所示的电路图与图1所示的电路图相比较，还存在以下的几处不同:在原来的切换器件K(在图2中标记为切换器件Kl)上连接一个开关元件K2，开关元件K2用于控制切换器件Kl的导通与关闭。切换器件Kl和K2构成切换电路。芯片IC的管脚重新配置功能，特别是芯片IC的5号?8号管脚的功能进行重新配置。除了上述的部分以外，图2的电路与图1的电路基本一致。图2所示的电路同样是用于照明系统，其中的照明元件是LED(图中标记为LED) IED具有两个连接引脚LED+和LED-。图1所示的电路中的主电源标记为DR，包括两个引脚DR+和DR-。管脚DR+与管脚LED+连接，管脚DR-与管脚LED-连接，在正常工作时，由主电源DR为LED供电。
[0026]开关元件V2构成转换组件，开关元件V2接入到主电源与LED之间，如图2所示，开关元件V2接入到DR-与LED-之间。开关元件V2还与由切换器件Kl和K2组成的切换电路相连。开关元件V2还连接到芯片IC的7号管脚(CS)。此处需要说明的是，在图2所示的实施例中，芯片IC的7号管脚(CS)被配置为执行检测峰值电流的功能。在电路正常工作时，开关元件V2使得DR-与LED-连通。同时，主电源还对电池BT进行充电。在电路正常工作时，开关元件V2使得切换器件K2不导通，因此切换电路(包括切换器件Kl和切换器件K2)不工作，芯片1C、升压电路均不处于工作状态，仅有电池BT由主电源进行充电。
[0027]当出现意外情况导致主电源被切断时，开关元件V2使得DR-与LED-之间的连接被切断，主电源与LED的连接被断开。开关元件V2同时使得切换器件K2导通，切换器件K2导通后，切换器件Kl也导通，在图2所示的实施例中，切换器件Kl和切换器件K2都是开关元件，例如三极管。切换器件Kl导通后，IC芯片、电池BT、升压电路的工作原理与图1所示的电路类似。电池BT与芯片IC之间的连接被接通，电池BT向芯片IC供电使得芯片开始运作。在图2所示的实施例中，电池BT通过电阻Rl、电容Cl连接到芯片IC的I号管脚(Vcc)、2号管脚(TofT)和4号管脚(GND)。同时，通过由开关元件Vl和电感LI组成的升压电路(boost circuit)，芯片IC处于升压工作状态，使得芯片IC能够输出足够的电压来驱动LED。芯片IC通过8号管脚(G)输出驱动电压，进一步通过滤波电路后来驱动LED。在图2所示的实施例中，滤波电路由电容C2实现。在一个实施例中，芯片IC通过8号管脚(OVP)输出的基准电压Vref= IV，如果希望获得不同的驱动电压，可以通过分压电路来实现。在图2所示的实施例中，分压电路由电阻R2和电阻R3实现，通过电阻R2和电阻R3能够获得不同的输出的驱动电压。这样，LED在电池BT和芯片IC的供电下继续工作。同时，芯片IC还对回路中的电流进行检测。图2所示的电路中芯片IC在5号?8号管脚的配置上与图1所示的电路不同。IC芯片的5号管脚(FB)检测LED的电流，如图2所示，借助于检测电阻R5，芯片IC通过5号管脚(FB)检测LED的电流。IC芯片的7号管脚(CS)检测峰值电流，如图2所示，借助于检测电阻R4和开关元件VI，芯片IC通过7号管脚(CS)检测峰值电流。
[0028]针对继电器的不足，采用开关元件取代继电器作为转换组件后可以获得下述的优势:
[0029]I)开关元件不是电磁组件，因此可以大幅度降低电磁干扰的情况。
[0030]2)开关元件不存在吸合动作，也没有吸合电流，因此可以缓解触点碳化的情况。
[0031]3)开关元件的响应时间短，反应快。开关元件的响应时间在10毫秒左右，能够满足大部分对响应时间有较高要求的应用场合。同时，缩短响应时间后还能减少电池电量的额外损耗，根据测算，使用开关元件作为转换组件，电池电量的使用效率在90%左右。
[0032]4)开关元件的温度范围更宽，可以在120摄氏度以下的环境中工作，作为单个器件，开关元件成本低，并且与之配合的辅助电路规模小，成本低，占用的空间也小。
[0033]综合而言，本实用新型的应急转换电路使用开关元件取代继电器作为转换组件，消除了电磁干扰和吸合电流的问题，也降低了实现成本和电路规模，还缩短了响应时间并提升了电池电量的使用效率。
[0034]上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型的，熟悉本领域的人员可在不脱离本实用新型的实用新型思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
【主权项】
1.一种应急转换电路，接入到主电源和用电器件之间，包括备用电源、驱动电路和转换组件，其特征在于，主电源为用电器件供电，转换组件切断驱动电路，主电源对用电器件的供电被切断，转换组件接通驱动电路，备用电源通过所述驱动电路为用电器件供电，所述转换组件是开关元件。2.如权利要求1所述的应急转换电路，其特征在于，所述备用电源是电池，所述驱动电路包括切换电路、芯片和升压电路。3.如权利要求2所述的应急转换电路，其特征在于，所述开关元件接入到主电源与用电器件的连接电路中，所述开关元件还与所述切换电路连接。4.如权利要求3所述的应急转换电路，其特征在于，开关元件接通主电源与用电器件，主电源对用电器件供电，开关元件切断切换电路，切换电路被切断，芯片和升压电路不工作。5.如权利要求3所述的应急转换电路，其特征在于，开关元件断开主电源与用电器件，主电源对用电器件的供电被切断，开关元件接通切换电路，所述电池为芯片供电，芯片启动，升压电路使得芯片工作于升压模式，芯片输出电压驱动用电器件。6.如权利要求5所述的应急转换电路，其特征在于，在芯片的输出端和用电器件之间还包括滤波电路和分压电路，分压电路根据用电器件的额定电压调节芯片的输出端的输出电压。7.如权利要求3所述的应急转换电路，其特征在于，所述切换电路由开关元件组成。8.如权利要求3所述的应急转换电路，其特征在于，所述升压电路包括开关元件和电感。
【专利摘要】本实用新型揭示了一种应急转换电路，接入到主电源和用电器件之间，包括备用电源、驱动电路和转换组件，主电源为用电器件供电，转换组件切断驱动电路，主电源对用电器件的供电被切断，转换组件接通驱动电路，备用电源通过驱动电路为用电器件供电，转换组件是开关元件。本实用新型的应急转换电路使用开关元件取代继电器作为转换组件，消除了电磁干扰和吸合电流的问题，也降低了实现成本和电路规模，还缩短了响应时间并提升了电池电量的使用效率。
【IPC分类】H02J9/06
【公开号】CN205385338
【申请号】CN201620085923
【发明人】夏红兵, 张永强, 李玉如
【申请人】库柏电气(常州)有限公司
【公开日】2016年7月13日
【申请日】2016年1月28日