电源系统供电输出端口隔离装置的制作方法

本发明实施例涉及供电安全技术领域，更具体地，涉及电源系统供电输出端口隔离装置。

背景技术：

目前，光伏电源系统用电力转换设备的安全中iec62109规定，电源系统的输出直流电力大于60vdc即为危险电压的上限，需要按标准要求对供电的电源系统进行隔离。

一般情况下，太阳能电源系统多以蓄电池串并联方式进行充放电实现供电，电源系统可根据蓄电池的串并联方式的不同分为输出电压为12v、24v及48v甚至更高的不同等级的电源系统。而对于48v电源系统而言，理论上正常工作的输出电压可高达64v，这个输出电压已经超过iec62109规定的60v，将会对人体造成危险和伤害。需要将电源系统与供电输出端口进行隔离，以实现电源系统与待充电设备的隔离。

目前，由于客户群体通常会要求使用直流usb充电接口，为待充电设备进行充电。这就需要将上述不同电压转换为5vdc，实现客户需求。目前普遍采用的一种方式是通过5vdc隔离电源模块在实现电压转换的同时达到隔离的目的，这种方式成本颇高，且成本随着输出电流的增大会显著上升。另一种方式是利用变压器产生一组隔离供电电压，这种方式受限于变压器的开关状态及工作模式。因此，现急需提供一种低成本的电源系统供电输出端口隔离装置，以解决现有技术中存在的技术问题。

技术实现要素：

为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供了一种电源系统供电输出端口隔离装置。

本发明实施例提供了一种电源系统供电输出端口隔离装置，包括：采样电阻、电压比较器、控制模块和继电器；

所述电源系统包括电源系统主体和供电输出端口，所述采样电阻接入所述电源系统主体，所述电压比较器、所述控制模块和所述继电器依次连接；

所述电压比较器的一输入端用于输入预设电压阈值，所述电压比较器的另一输入端用于与所述采样电阻连接，所述电压比较器用于测量所述采样电阻两端的电压，并将所述采样电阻两端的电压与所述预设电压阈值进行比较，若所述采样电阻两端的电压高于所述预设电压阈值，则所述电压比较器还用于驱动所述控制模块控制所述继电器将所述电源系统主体与所述供电输出端口隔离。

本发明实施例提供的一种电源系统供电输出端口隔离装置，当电源系统主体的输出电压不满足安全要求时，采用采样电阻、电压比较器、控制模块以及继电器相结合的方式实现电源系统主体与供电输出端口的隔离，大大降低了隔离所需的成本。而且供电输出端口的工作电流仅取决于继电器响应侧的工作电流，隔离所需的成本随工作电流变化的敏感度极低，工作电流在几安内变化时隔离所需的成本基本不会发生变化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电源系统供电输出端口隔离装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电源系统供电输出端口隔离装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种电源系统供电输出端口隔离装置中继电器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本发明实施例提供了一种电源系统供电输出端口隔离装置，包括：采样电阻1、电压比较器2、控制模块3和继电器4。电源系统5包括电源系统主体51和供电输出端口52，采样电阻1接入电源系统主体51，电压比较器2、控制模块3和继电器4依次连接。电压比较器2的一输入端用于输入预设电压阈值，电压比较器2的另一输入端用于与采样电阻1连接，电压比较器2用于测量采样电阻1两端的电压，并将采样电阻1两端的电压与预设电压阈值进行比较，若采样电阻1两端的电压高于预设电压阈值，则电压比较器2还用于驱动控制模块3控制继电器4将电源系统主体51与供电输出端口52隔离。

具体地，本发明实施例中提供的电源系统供电输出端口隔离装置，将采样电阻1接入电源系统主体51，并采用电压比较器2测量采样电阻1两端的电压值，将判断电源系统主体的输出电压是否为满足安全要求的电压等效为判断采样电阻两端的电压是否超过预设电压阈值，这一判断过程通过电压比较器2实现。预设电压阈值可以通过外部电路获得然后通过电压比较器的一输入端传输至电压比较器2。当电压比较器2判断的结果为采样电阻两端的电压大于预设电压阈值时，则可确定电源系统主体的输出电压已不满足安全要求，此时电压比较器2驱动控制模块3控制继电器4将电源系统主体51与供电输出端口52隔离，以防止电源系统主体51为供电输出端口52供电产生危险。

需要说明的是，本发明实施例中提供的电压比较器2存在两种输出信号，一种是高电平输出信号，一种是低电平输出信号，这两种输出信号均用于对控制模块进行驱动。本发明实施例中可根据需要将其中某种输出信号对应于采样电阻两端的电压大于预设电压阈值的情况，并将另一种输出信号对应于采样电阻两端的电压小于等于预设电压阈值的情况，本发明实施例中对此不作具体限定。

本发明实施例中提供的电源系统供电输出端口隔离装置，当电源系统主体的输出电压不满足安全要求时，采用采样电阻、电压比较器、控制模块以及继电器相结合的方式实现电源系统主体与供电输出端口的隔离，大大降低了隔离所需的成本。而且供电输出端口的工作电流仅取决于继电器响应侧的工作电流，隔离所需的成本随工作电流变化的敏感度极低，工作电流在几安内变化时隔离所需的成本基本不会发生变化。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的电源系统供电输出端口隔离装置，所述预设电压阈值基于所述采样电阻的阻值和所述电源系统主体的输出电压安全阈值确定。

具体地，由于将判断电源系统主体的输出电压是否为满足安全要求的电压等效为判断采样电阻两端的电压是否超过预设电压阈值，且在电源系统主体和采样电阻形成的回路中，电源系统主体的供电电流和流过采样电阻的电流相同，因此本发明实施例中的预设电压阈值可通过采样电阻的阻值、电源系统主体的等效内阻以及电源系统主体的输出电压安全阈值确定。

本发明实施例中，预设电压阈值与电源系统主体的输出电压安全阈值是一一对应的。

本发明实施例中提供的电源系统供电输出端口隔离装置可应用于太阳能电源系统，以48v太阳能供电系统为例，可以将电源系统主体的输出电压设定为60v，但本发明实施例中提供的电源系统供电输出端口隔离装置并不限应用于此。

如图2所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的电源系统供电输出端口隔离装置，还包括：电压调节模块6。电压调节模块6的输入端与电源系统主体51的输出端连接，电压调节模块6的输出端与继电器4连接，电压调节模块6用于将电源系统主体51的输出端的电压调节至供电输出端口52的目标电压，以为供电输出端口52进行供电。供电输出端口52具体可以为usb接口，但并不限定于此。当供电输出端口52为usb接口时，供电输出端口52的目标电压具体为5v，此时电压调节模块6起到降压作用。

如图3所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的电源系统供电输出端口隔离装置，继电器4包括受控端和控制端，具体可以为触点式继电器，以下仅以继电器4为触点式继电器为例进行说明。继电器4包括第一动触点41、第一常开触点42、第一常闭触点43、第一继电器簧片44、第二动触点47、第二常开触点48、第二常闭触点49、第二继电器簧片410、铁芯45以及线圈46。

线圈46缠绕在铁芯45外侧，线圈46与控制模块3连接，线圈46和铁芯45构成继电器4的控制端。

电压调节模块6的输出端与第一动触点41连接，第一常闭触点43和第二常闭触点49均与供电输出端口52连接；第一动触点41通过第一继电器簧片44与第一常开触点42或第一常闭触点43接触。第一动触点41、第一常开触点42、第一常闭触点43和第一继电器簧片44构成继电器4的受控端。

第二动触点47接地，第二动触点47通过第二继电器簧片410与第二常开触点48或第二常闭触点49接触，且当第一动触点41通过第一继电器簧片44与第一常闭触点43接触时，第二动触点47通过第二继电器簧片410与第二常闭触点49接触。当第一动触点41通过第一继电器簧片44与第一常开触点42接触时，第二动触点47通过第二继电器簧片410与第二常开触点48接触。

具体地，在正常情况下，即采样电阻1两端的电压低于或等于预设电压阈值的情况下，继电器4的第一动触点41通过第一继电器簧片44与第一常闭触点43接触，继电器4的第二动触点47通过第二继电器簧片410与第二常闭触点49接触，电源系统主体51与供电输出端口52导通，使电源系统主体51为供电输出端口52供电。

在非正常情况下，即采样电阻1两端的电压高于预设电压阈值的情况下，继电器4受控制模块3的控制，使继电器4的线圈46内通有预设大小的电流，使铁芯45产生足够大的磁力，可以吸引第一继电器簧片44，使第一继电器簧片44的另一端与第一常开触点42接触，进而使第一动触点41通过第一继电器簧片44与第一常开触点42接触，使第二动触点47通过第二继电器簧片410与第二常开触点48接触，将电源系统主体51与供电输出端口52隔离，使电源系统主体51不再为供电输出端口52供电。

需要说明的是，线圈46内的电流可通过控制模块控制有无和大小，具体可采用三极管开关电路作为控制模块。

本发明实施例中可以通过第二动触点接地，可以起到保护电路的作用，使电源系统主体为供电输出端口供电时更安全。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。