一种带故障延时动作的双路电源切换器的制作方法

本实用新型涉及通讯机房电源配电领域，特别是涉及一种带故障延时动作的双路电源切换器。

背景技术：

为防止通讯机房中比较重要的自动化通讯设备的电源中断，一般采用双路供电并配有电源自动切换器的方式，就是在正常情况下有两路输入电源进线，一路作为主电源，另一路作为备用电源；当双路输入电源都有电时采用主电源优先供电，当主电源断电时切换器自动将备用电源投入供电，当主电源恢复有电时切换器又自动断开备用电源、并立即将主电源投入供电，从而保证自动化设备的正常工作；然而，在通讯机房中有可能存在虽然双路电源都有电，但电源出现过高或过低的不良状况，这样就会影响自动化设备的工作，严重时甚至致使用电设备损坏；因此，就需要一种能够检测和判别输入电源的装置来选择切换输出供电，以保证自动化设备的正常工作；不过，这样的中功率电源判别和选通装置目前市场上还不多见。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种带故障延时动作的双路电源切换器，采用单片微机电路为核心的检测、计量和判别电路，配用中功率的双路电压切换器件，通过对输入主电源和备用电源的断电、上电、过压、欠压和稳定状态进行精确测量和快速判别，在设定的延迟范围内、在确保输入电源的状态持续稳定后，才能切换输出供给用电负载使用，避免了因电源不正常而引起的设备故障或损坏，保证了自动化通讯设备的稳定和可靠的工作。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带故障延时动作的双路电源切换器，包括外壳，所述外壳由前罩壳和后罩壳扣合拼装组成；所述前罩壳的前面上下两侧分别设有接线端子排，其中上侧设有a路输入端子、b路输入端子和第一输出端子，下侧设有第二输出端子；所述外壳内装有电路板，所述电路板上装有分布连接的mcu控制器、计量芯片、a路电源模块、b路电源模块、a路输入控制器、b路输入控制器、快速电压采样器、a路电压采样器、b路电压采样器、a路延迟控制器、b路延迟控制器、一级稳压器以及二级稳压器。

所述a路输入控制器为低压磁保持继电器j1，具有两个转换接点j11和j12，所述a路电压采样器的输入侧分为p11和p12端、输出侧为p13端；所述a路电源模块输入侧两个电极分别为d11和d12；所述a路延迟控制器中具有驱动线圈j3、常开接点j31和转换接点j32；所述快速电压采样器为光电隔离器，其输入侧的正端外接二极管d5的负极，d5的正极连接一个电阻r1的右端；所述a路输入端子外接第一路电源进线，其中的火线l1分别连接a路电源模块输入侧的电极d11、a路电压采样器输入侧的电极p11、a路延迟控制器中j31的左端和快速电压采样器外围电阻r1的左端；所述a路输入端子中的零线n1分别连接a路电源模块输入侧的电极d12、a路电压采样器输入侧的电极p12、a路输入控制器中j11的a端和快速电压采样器的负端；a路输入控制器转换接点j11的c端与前罩壳上侧的第一输出端子和第二输出端子中的no1、no2电极连接；a路输入控制器转换接点j12中的c端与前罩壳上侧的第一输出端子和第二输出端子中的lo1、lo2电极连接。

所述b路输入控制器为高压电力继电器j2，具有驱动线圈q和两个转换接点j21、j22；所述b路电压采样器的输入侧分为p21和p22端、输出侧为p23端；所述b路电源模块输入侧两个电极分别为d21和d22；所述b路延迟控制器中具有驱动线圈j4、常开接点j41和转换接点j42，所述b路延迟控制器中驱动线圈j4的上端和a路延迟控制器中驱动线圈j3的上端相连接；所述b路输入控制器转换接点j21的a端分别与b路延迟控制器常开接点j41的左端连接，所述b路输入控制器的驱动线圈q的两端分别连接转换接点j21的a端和j22的a端；所述b路输入端子外接第二路电源进线，其中的火线l2分别连接b路电源模块输入侧的电极d21、b路电压采样器输入侧的电极p21和b路延迟控制器中j41的右端；所述b路输入端子中的零线n2分别连接b路电源模块输入侧的电极d22、b路电压采样器输入侧的电极p22和b路输入控制器中j22的a端。

所述a路输入控制器转换接点j11的b端与b路输入控制器转换接点j22的c端连接，a路输入控制器转换接点j12中的a与a路延迟控制器常开接点j31的右端连接，a路输入控制器转换接点j12中的b端与b路输入控制器转换接点j21的c端连接。

所述mcu控制器是由以单片机为核心和外围电路组成，所述mcu控制器具有一个电源口vc和g、一个中断口m1、一个采样口m2和四个驱动口m3至m6；所述计量芯片具有一个电源口vb和g、两个采样口c1和c2和一个输出口c3，其中的g端为电路内部的接地端；快速电压采样器的负端和正端之间并接一个电阻r2，其输出侧分别为g1端和g2端，其中的g2端连接一个电阻r3后与电路内部的接地端g连接；所述一级稳压器的右侧输出端分别连接二级稳压器的上测输入端、计量芯片电源口的vb端；所述二级稳压器的下侧输出端分别连接mcu控制器电源口的vc端和采样隔离器输出侧的g1端。

所述计量芯片的采样口c1和a路电压采样器的输出侧p13端连接，所述计量芯片的采样口c2和b路电压采样器的输出侧p23端连接。

所述a路输入控制器还具有复位线圈f和动作线圈d，其中复位线圈f和动作线圈d的中间一端连接在一起作为驱动公共正极，复位线圈f和动作线圈d的另一侧端分别作为复位负极和驱动负极；所述a路电源模块输出侧两个电极分别为v1和g1；所述b路电源模块输出侧两个电极分别为v2和g2；所述a路延迟控制器中驱动线圈j3的下端和b路延迟控制器中驱动线圈j4的下端分别接有驱动三极管q1和q2；所述a路电源模块输出侧的v1端和b路电源模块输出侧的v2端分别串接正向二极管d1和d3后连接在一起成为va端，va端分别与a路输入控制器中复位线圈f和动作线圈d的公共正极、一级稳压器的左侧输入端、a路延迟控制器中驱动线圈j3的上端和b路延迟控制器中驱动线圈j4的上端连接；所述a路电源模块输出侧的g1端和b路电源模块输出侧的g2端分别串接反向二极管d2和d4后连接在一起成为g端，g端分别与一级稳压器的下侧接地端、mcu控制器电源口的g端、计量芯片电源口的g端和a、b路延迟控制器下方驱动三极管q1和q2的发射极相连接。

所述mcu控制器中的中断口m1与快速电压采样器输出口侧的g2端连接，其采样口的m2与计量芯片的输出口c3连接，其驱动口的m3串接一个电阻r7后连接一个驱动三极管q4的基极，其驱动口的m4串接一个电阻r6后连接一个驱动三极管q3的基极，其中q3和q4集电极分别串接电阻r8和r9后都与电路中的va端连接，其中q3和q4发射极均与电路中的接地端g连接；所述mcu控制器中的驱动口m5和m6分别串接电阻r5和r4后与驱动三极管q1和q2的基极连接；所述a路输入控制器的复位线圈f和动作线圈d的复位负极和驱动负极分别与mcu控制器连接的驱动三极管q3、q4的集电极连接。

所述前罩壳下侧还设有a路遥信端子和b路遥信端子；所述a路遥信端子中分为常开端no1、常闭端nc1和公共端com1，其中常开端no1和a路延时控制器的转换接点j32的a端连接、常闭端nc1和a路延时控制器的转换接点j32的b端连接，公共端com1和a路延时控制器的转换接点j32的c端连接；所述b路遥信端子中分为常开端no2、常闭端nc2和公共端com2，其中常开端no2和b路延时控制器的转换接点j42的a端连接、常闭端nc2和b路延时控制器的转换接点j42的b端连接，公共端com2和b路延时控制器的转换接点j42的c端连接。

所述前罩壳的外侧中间设有面板框，所述面板框的右侧上方设有自上而下纵向排列的输出指示灯、b路输入指示灯和a路输入指示灯；所述前罩壳的四个角上都采用罩壳螺钉和所述后罩壳进行固定；所述后罩壳的两条对边棱上各设有一个固定槽，所述固定槽的底端和后罩壳外侧面持平的面上各设有一个安装孔。

本实用新型的有益效果：本实用新型的一种带故障延时动作的双路电源切换器，在配电和通讯机房中针对双路供电的自动化通讯设备，采用微处理器为核心的智能化测量和判别电路，能够在一路输入电源突然掉电时快速将另一路电源切换输出供电，能够在判断输入电源不正常时延时切换输出并发出报警信号，使得比较重要的电力、通讯和自动化设备避免因电源问题引起的损坏，保证这些通讯设备能够持续、稳定和可靠地运行。

附图说明

图1为实施例的一种带故障延时动作的双路电源切换器的外形结构示意图；

图2为实施例的一种带故障延时动作的双路电源切换器的电路原理示意图；

其中：1-前罩壳，1a-面板框，1a1-输出指示灯，1a2-a路输入指示灯，1a3-b路输入指示灯，1b-a路输入端子，1c-b路输入端子，1d-第一输出端子，1e-第二输出端子，1f-a路遥信端子，1g-b路遥信端子，1h-罩壳螺钉，2-后罩壳，2a-固定槽，2b-安装孔，3-电路板，4-mcu控制器，5-计量芯片，6-a路电源模块，7-b路电源模块，8-a路输入控制器，9-b路输入控制器，10-快速电压采样器，11-a路电压采样器，12-b路电压采样器，13-a路延迟控制器，14-b路延迟控制器，15-一级稳压器，16-二级稳压器。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。

实施例

如图1所示，是本实施例的一种带故障延时动作的双路电源切换器的外形结构示意图；一种带故障延时动作的双路电源切换器，它包括外壳，所述外壳由前罩壳1和后罩壳2扣合拼装组成；所述前罩壳的外侧中间设有面板框1a，所述面板框比前罩壳的前侧面内凹5mm，并且在框内的平面上印有端子接线的标识，所述面板框的右侧上方设有自上而下纵向排列的输出指示灯1a1、b路输入指示灯1a2和a路输入指示灯1a3，分别用于指示对应电源的通电状态，在电源通电时对应的指示灯亮红灯，在电源断电时对应的指示灯灭灯；所述前罩壳的前面上下两侧分别设有接线端子排，由螺钉和线头压片组成，其中上侧设有分别为二位的a路输入端子1b、b路输入端子1c和第一输出端子1d，下侧设有二位的第二输出端子1e、三位的a路遥信端子1f和三位的b路遥信端子1g；所述前罩壳的四个角上都采用罩壳螺钉1h和所述后罩壳进行固定；所述后罩壳的右上和左下两条对边棱上各设有一个固定槽2a用于伸入螺丝刀进行安装，所述固定槽的底端和后罩壳外侧面持平的面上各设有一个安装孔2b，可采用螺钉穿入安装孔2b和机房配电设备的安装底板固定；所述外壳内装有电路板3，所述电路板3上装有控制元器件。

如图2所示，是本实施例的一种带故障延时动作的双路电源切换器的电路原理示意图；从图中可以看出：所述电路板3上装有mcu控制器4、计量芯片5、a路电源模块6、b路电源模块7、a路输入控制器8、b路输入控制器9、快速电压采样器10、a路电压采样器11、b路电压采样器12、a路延迟控制器13、b路延迟控制器14、一级稳压器15和二级稳压器16；所述mcu控制器是由以单片机为核心和外围电路组成，所述mcu控制器具有一个电源口vc和g、一个中断口m1、一个采样口m2和四个驱动口m3至m6；所述计量芯片具有一个电源口vb和g、两个采样口c1和c2和一个输出口c3，其中的g端为电路内部的接地端；所述a路输入控制器为低压磁保持继电器j1，具有复位线圈f和动作线圈d、并具有两个转换接点j11和j12，其中复位线圈f和动作线圈d的中间一端连接在一起作为驱动公共正极，复位线圈f和动作线圈d的另一侧端分别作为复位负极和驱动负极；所述b路输入控制器为高压电力继电器j2，具有驱动线圈q和两个转换接点j21、j22；所述快速电压采样器为光电隔离器，其输入侧的正端外接二极管d5的负极，d5的正极连接一个电阻r1的右端，快速电压采样器的负端和正端之间并接一个电阻r2，其输出侧分别为g1端和g2端，其中的g2端连接一个电阻r3后与电路内部接地端g连接；所述a路电压采样器的输入侧分为p11和p12端、输出侧为p13端；所述b路电压采样器的输入侧分为p21和p22端、输出侧为p23端；所述a路电源模块和b路电源模块均为开关电源模块，所述a路电源模块输入侧两个电极分别为d11和d12，输出侧两个电极分别为v1和g1；所述b路电源模块输入侧两个电极分别为d21和d22，输出侧两个电极分别为v2和g2；所述a路延迟控制器中具有驱动线圈j3、常开接点j31和转换接点j32；所述b路延迟控制器中具有驱动线圈j4、常开接点j41和转换接点j42；所述a路延迟控制器中驱动线圈j3的上端和b路延迟控制器中驱动线圈j4的上端相连接，两个驱动线圈的下端分别接有驱动三极管q1和q2。

再如图2所示，整机的内部电路接线是：所述a路输入端子外接第一路电源进线，其中的火线l1分别连接a路电源模块输入侧的电极d11、a路电压采样器输入侧的电极p11、a路延迟控制器中j31的左端和快速电压采样器外围电阻r1的左端；所述a路输入端子中的零线n1分别连接a路电源模块输入侧的电极d12、a路电压采样器输入侧的电极p12、a路输入控制器中j11的a端和快速电压采样器的负端；所述b路输入端子外接第二路电源进线，其中的火线l2分别连接b路电源模块输入侧的电极d21、b路电压采样器输入侧的电极p21和b路延迟控制器中j41的右端；所述b路输入端子中的零线n2分别连接b路电源模块输入侧的电极d22、b路电压采样器输入侧的电极p22和b路输入控制器中j22的a端；所述a路电源模块输出侧的v1端和b路电源模块输出侧的v2端分别串接正向二极管d1和d3后连接在一起成为va端，所述a路电源模块输出侧的g1端和b路电源模块输出侧的g2端分别串接反向二极管d2和d4后连接在一起成为g端，其中va端分别与a路输入控制器中复位线圈f和动作线圈d的公共正极、一级稳压器的左侧输入端、a路延迟控制器中驱动线圈j3的上端和b路延迟控制器中驱动线圈j4的上端连接；其中的g端分别与一级稳压器的下侧接地端、mcu控制器电源口的g端、计量芯片电源口的g端和a、b路延迟控制器下方驱动三极管q1和q2的发射极相连接；所述一级稳压器的右侧输出端vb分别连接二级稳压器的上测输入端、计量芯片电源口的vb端；所述二级稳压器的下侧输出vc端分别连接mcu控制器电源口的vc端和采样隔离器输出侧的g1端连接；所述mcu控制器中的中断口m1与快速电压采样器输出口侧的g2端连接，其采样口的m2与计量芯片的输出口c3连接，其驱动口的m3串接一个电阻r7后连接一个驱动三极管q4的基极，其驱动口的m4串接一个电阻r6后连接一个驱动三极管q3的基极，其中q3和q4集电极分别串接电阻r8和r9后都与电路中的va端连接，其中q3和q4发射极均与电路中的接地端g连接；所述mcu控制器中的驱动口m5和m6分别串接电阻r5和r4后与驱动三极管q1和q2的基极连接；所述计量芯片采样口c1和a路电压采样器的输出侧p13端连接，所述计量芯片采样口c2和b路电压采样器的输出侧p23端连接；所述a路输入控制器转换接点j11的b端与b路输入控制器转换接点j22的c端连接，其j11的c端与前罩壳上下的第一输出端子和第二输出端子中的no1、no2电极连接；其转换接点j12中的a与a路延迟控制器常开接点j31的右端连接，其j12中的b端与b路输入控制器转换接点j21的c端连接，其j12中的c端与前罩壳上下的第一输出端子和第二输出端子中的lo1、lo2电极连接；所述a路输入控制器的复位线圈f和动作线圈d的复位负极和驱动负极分别与mcu控制器连接的驱动三极管q3、q4的集电极连接；所述b路输入控制器转换接点j21的a端分别与b路延迟控制器常开接点j41的左端连接，所述b路输入控制器的驱动线圈q的两端分别连接转换接点j21的a端和j22的a端；所述a路遥信端子中分为常开端no1、常闭端nc1和公共端com1，其中常开端no1和a路延时控制器的转换接点j32的a端连接、常闭端nc1和a路延时控制器的转换接点j32的b端连接，公共端com1和a路延时控制器的转换接点j32的c端连接；所述b路遥信端子中分为常开端no2、常闭端nc2和公共端com2，其中常开端no2和b路延时控制器的转换接点j42的a端连接、常闭端nc2和b路延时控制器的转换接点j42的b端连接，公共端com2和b路延时控制器的转换接点j42的c端连接。

本实用新型的一种带故障延时动作的双路电源切换器根据上述元器件的接线组装好的电路，要进行编制控制软件；在使用工作时，先在a路输入端子上接好第一路电源(主电源)，在b路输入端子上接好第二路电源(备用电源)，在第一输出端子上外接一部分用电设备，在第二输出端子上接好另一部分用电设备，再在a路遥信端子和b路遥信端子上分别外接电源管理系统的信号采集设备；在接通主电源和备用电源后，双路电源分别施加在a路电源模块和b路电源模块上，通过d1-d4四个二极管的隔离汇总成va工作电源，作为供给一级稳压器的输入电源、a路延迟控制器和b路延迟控制器的工作电源、mcu控制器连接的驱动三极管q3、q4的上拉电源、a路输入控制器中复位线圈f和动作线圈d公共正极的工作电源；一级稳压器输出的vb电源给二级稳压器提供输入电源、给计量芯片提供工作电源；二级稳压器输出的低压电源提供给mcu控制器作为工作电源；电路中a路电压采样器和b路电压采样器将分别采集到的a路和b路电源输入信号送到计量芯片中，经过采集转换成编码信号传送给mcu控制器；所述mcu控制器将双路电压信号进行有电、失电、过压和欠压的判别，对于在正常范围之内输入电压就进入延迟判断，当延迟时间结束时判断输入电源持续正常时，才能将该路输入电源接通供电；a路电源控制输出的过程是：通过驱动m6、经过r4、q1控制a路延迟控制器导通，进而使j31接通和j32转换，再通过驱动m3、经过r7使q4导通，进而使a路输入控制器的动作线圈负端接地，驱动j11和j12的c和a连接，从而使a路输入电源向第一输出端子和第二输出端子供电，同时a路遥信端子得到常开和常闭转换的信号；b路电源控制输出的过程是：通过驱动m5、经过r5、q2控制b路延迟控制器导通，进而使j41接通和j42转换，当j41接通后，b路输入控制器的驱动线圈两端就得到了交流电源，进而使b路输入控制器的j11和j12的c和a连接，从而使b路输入电源向第一输出端子和第二输出端子供电，同时b路遥信端子得到常开和常闭转换的信号；如果mcu控制器判断到a路输入电源有故障，就驱动m4、经过r6使q3导通，进而使a路输入控制器的复位线圈负端接地，驱动j11和j12的c和b连接复位，同时撤销m6驱动、经过r4、q1控制a路延迟控制器断开，进而使j31断开和j32转换复位，这样就断开了a路输入电源与输出的连接并提供了a路遥信复位的信号；如果mcu控制器判断到b路输入电源有故障，就撤销m5驱动、经过r5、q2控制b路延迟控制器断开，进而使j41断开和j42转换复位，这样就断开了b路输入电源与输出的连接，并提供了b路遥信复位的信号；在整机正常工作时，由于优先使a路输入电源接通输出供电，而将b路输入电源作为备用，因此如果a路输入电源如果突然断电，就需要b路输入电源立即切入给输出供电，这个快速响应的过程通过所述快速电压采样器来完成；当a路输入电源断电时，快速电压采样器的输入侧失去信号，使得其输出侧g1和g2导通变为断开，进而使得m1得到下降沿信号，从而引起mcu控制器得到中断信号，从而可以立即驱动m5、使得b路输入电源迅速与输出接通；在整机工作过程中，利用a路遥信端子和b路遥信端子提供的a路遥信和b路遥信接点转换信号，可以外接监测报警装置，便于及时处理输入电源出现的故障。

以上这些电路的工作过程，保证了在配电和通讯机房中的自动化通讯设备可以安全、可靠和稳定的工作。

上述实施例不应以任何方式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效转换的方式获得的技术方案均落在本实用新型的保护范围内。