一種實現通信設備主備電源平滑切換的電路的製作方法
2023-05-05 14:45:26 1
一種實現通信設備主備電源平滑切換的電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種實現通信設備主備電源平滑切換的電路，該電路包括：一交流轉直流電源模塊，其輸入端接主電源交流輸入，其輸出端接繼電器常開觸點；後備電源直流輸入接繼電器常閉觸點，繼電器觸點經開關和保護電路接處理器主板，還包括一切換控制電路，其輸入端接交流轉直流電源模塊輸出端，所述切換控制電路輸出端接電子開關控制端；所述電子開關的一端接地，另一端接所述繼電器線圈的一端，所述繼電器線圈的另一端接交流轉直流電源模塊輸出端。本實用新型通過增加一切換控制電路，使得繼電器在電壓開始下降階段提前切斷繼電器線圈迴路電流，達到快速釋放繼電器觸點，從而實現快速平滑切換的目的。
【專利說明】一種實現通信設備主備電源平滑切換的電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及無線通信【技術領域】，尤其涉及一種實現通信設備主備電源平滑切換的電路。
【背景技術】
[0002]專業無線通信組網應用中，大量使用中轉臺或基站通信設備擴大覆蓋範圍。在專業的應用中，一般都需要給這些專業設備提供後備電源，以保障通信系統的正常運行提供不間斷的通信服務。主電源通常採用交流電源，後備電源通常採用直流不間斷電源或蓄電池。後備電源一般作為臨時應急使用，正常情況下設備使用交流主電源為主，當主電源掉電時，暫時切換到後備電源；當主電源恢復後，要及時斷開後備電源，切回主電源給設備繼續供電。在這個主備電源來回切換的過程中，要求保持電壓平穩，無跌落，不能引起通信設備復位重新啟動，減少呼叫話務中斷。
[0003]由於中轉臺或基站通信設備的工作電流比較大，可能從幾安到幾十安，目前大多採用繼電器切換，從後備電源切換到主電源的時候，電壓是穩定的，不會跌落。但是在從主電源切換到後備電源的時候，導致電源會瞬間跌落，引起設備重新啟動，導致正在進行中呼叫中斷。
[0004]切換中的電壓跌落是由於繼電器觸點的釋放延遲引起的，也就是說在電壓下降過程中，通信主板上處理器已經掉電復位，而此時繼電器還沒有完全釋放，切換還沒有完成，導致通信設備重新啟動；重啟的時間一般較長，可能會在幾十秒甚至一兩分鐘的長時間內無法提供呼叫服務，遇到緊急的事件的情況下會導致嚴重的不良後果。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在於提供一種實現通信設備主電源和後備電源之間的無縫相互切換的電路，保證通信設備在電源切換過程中不會掉電復位重新啟動。
[0006]本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的。
[0007]—種實現通信設備主備電源平滑切換的電路，包括:一交流轉直流電源模塊，其輸入端接主電源交流輸入，其輸出端接繼電器常開觸點；
[0008]後備電源直流輸入接繼電器常閉觸點，繼電器觸點經開關和保護電路接處理器主板，
[0009]還包括一切換控制電路，其輸入端接交流轉直流電源模塊輸出端，所述切換控制電路輸出端接電子開關控制端；
[0010]所述電子開關的一端接地，另一端接所述繼電器線圈的一端，所述繼電器線圈的另一端接交流轉直流電源模塊輸出端。
[0011]優選的，所述電子開關採用開關三極體Q1，所述開關三極體Ql的基極接切換控制電路輸出端，所述開關三極體Ql的發射極接地，其集電極接繼電器Jl線圈的一端。
[0012]優選的，所述切換控制電路包括一電阻R1、一穩壓二極體D1，所述交流轉直流電源模塊輸出端經電阻Rl與穩壓二極體Dl的陰極相連，所述穩壓二極體Dl的陽極接開關三極體Ql的基極。
[0013]優選的，還包括一續流二極體D3，其陰極接交流轉直流電源模塊輸出端，所述續流二極體D3的陽極接開關三極體Ql的集電極。
[0014]優選的，還包括一整流二極體D2及一儲能電容Cl，所述整流二極體D2的陽極接繼電器Jl的COM觸點，其陰極經儲能電容Cl接地。
[0015]優選的，所述穩壓二極體Dl為齊納二極體，其額定電壓值低於一定比例的交流轉直流電源模塊輸出端電壓值。
[0016]優選的，所述整流二極體D2為肖特基二極體，用於隔離電容Cl向輸入端反向放電。
[0017]優選的，所述儲能電容Cl用於主板電源輸入迴路的充放電，加大放電時間常數，延長放電電下降時間，使切換過程中的電壓平穩。
[0018]優選的，所述續流二極體D3為開關二極體，用於釋放繼電器線圈上電流通斷瞬間產生的反向電壓，以保護驅動開關三極體Q1。
[0019]本實用新型與現有技術相比，有益效果在於:本實用新型提供的實現通信設備主備電源平滑切換的電路通過增加一切換控制電路，使得繼電器在電壓開始下降階段提前切斷繼電器線圈迴路電流，達到快速釋放繼電器觸點，從而實現快速平滑切換的目的。該電路結構簡單、成本低、可靠性高、容易實施。對於中轉臺通信設備的運行更加可靠穩定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為交流轉直流電源模塊輸出電壓特性曲線圖；
[0021]圖2為本實用新型實現通信設備主備電源平滑切換的電路原理框圖；
[0022]圖3為本實用新型切換控制電路原理圖；
[0023]圖4為齊納二極體的VI特性曲線圖。
【具體實施方式】
[0024]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。
[0025]本實用新型中，通信設備包括但不限於常見的中轉臺或基站，通信設備的主電源和備用電源相互切換過程中要保持電壓平穩，以保證內部主板單元的電路及處理器晶片的電源穩定，保證系統硬體和軟體的穩定運行。
[0026]由於「交流轉直流電源模塊」的輸出電壓有保持和緩慢降落的特性，因為一般電源模塊的輸出都會有幾千微法到幾十千微法的大容量電容用於濾除低頻的交流紋波。以12V輸出300W左右容量的電源轉換模塊為例，交流輸入斷開後，它輸出的額定直流電壓12V大概會在保持2-3秒左右，然後電壓呈指數特性逐漸衰落到0，中間會經過一段大約500ms的時間，從12V電壓開始下降的時刻開始，到主板電路復位電壓Vreset的時間ts大約為50ms,如圖1所示。
[0027]通信設備主板最低維持電壓Vreset大約為6V，而繼電器線圈吸合維持電壓低於6V。如果沒有任何措施，電壓開始下降時刻到繼電器完全釋放切換到後備電源的過程中間，12V直流電壓會產生大約200-500ms以上時間長度的跌落，引起主板電路的復位，導致了設備的重新啟動。
[0028]本實用新型核心思想:如圖1，如果釋放動作完成時刻的電壓值Vrelease滿足條件VreleaseXVreset,只要滿足(tO+tr)〈ts的時間條件，即可在電路復位之前完成切換。也就意味著從電壓開始下降的時刻起，到觸發電壓Vz時刻的時間t0，再加上完成釋放動作時間tr，整個過程時間(tO+tr)要在50ms以內完成，就可以達到目的。
[0029]設定Vz為10V+/-0.5V，實測從12V開始下降到Vz的時間t0大約為10_20ms，根據繼電器參數tr小於1ms,所以估算(tO+tr)的範圍在20_30ms,可以滿足小於50ms的條件。
[0030]因此，本實用新型通過增加一切換控制電路，讓繼電器在電壓開始下降階段提前切斷繼電器線圈迴路電流，達到快速釋放繼電器觸點，從而實現快速平滑切換的目的。
[0031]具體地，請參與圖2所示，本實用新型實現通信設備主備電源平滑切換的電路包括:
[0032]一交流轉直流電源模塊，其輸入端接主電源交流輸入，其輸出端DCIN接繼電器常開觸點NO ；
[0033]後備電源直流輸入BAKIN接繼電器常閉觸點NC，繼電器COM觸點經開關和保護電路接處理器主板；
[0034]進一步，還包括一切換控制電路，其輸入端接交流轉直流電源模塊輸出端DCIN，切換控制電路輸出端接電子開關SW控制端；
[0035]電子開關的一端接地，另一端接繼電器線圈的一端，繼電器線圈的另一端接交流轉直流電源模塊輸出端DCIN。
[0036]圖2中，通信設備的電源包括兩組輸入:「主電源交流輸入」和「後備電源直流輸入」。
[0037]一般地，主電源使用交流電源。
[0038]下面將主備電源的切換過程分成兩個部分分別描述。
[0039](一)後備電源切到主電源
[0040]正常情況下，設備的「後備電源直流輸入」和「主電源交流輸入」同時存在，此時「主電源交流輸入」有效，「主電源交流輸入」迴路的「交流轉直流電源模塊」輸出「主電源」電壓DCIN，通過「切換控制電路」驅動電子開關SW，使繼電器線圈迴路導通，繼電器吸合，常閉觸點NC和COM觸點斷開，BAKIN迴路斷開；「主電源」電壓DCIN通過常開觸點NO和COM觸點連通，電壓DCOUT送給後級的「開關和保護電路」模塊，再送給「處理器主板」上的電路供電。
[0041](二)主電源切換到後備電源
[0042]通信設備運行中如果「主電源交流輸入」突然掉電，繼電器釋放，「後備電源直流輸A^AKIN通過繼電器常閉觸點NC和COM觸點連通，電壓DCOUT送給後級的「開關和保護電路」模塊，再送給「處理器主板」上的電路供電。
[0043]在通信設備使用「後備電源」供電的過程中，如果「主電源交流輸入」恢復，通過「切換控制電路」使繼電器吸合，「後備電源直流輸入」迴路斷開，常開觸點NO和COM觸點連通，「處理器主板」恢復由主電源供電。
[0044]而對於切換過程(二)中，在從主電源切換到後備電源的時候，導致電源會瞬間跌落，引起設備重新啟動，本實用新型通過增加一切換控制電路，讓繼電器在電壓開始下降階段提前切斷繼電器線圈迴路電流，達到快速釋放繼電器觸點，從而實現快速平滑切換的目的。
[0045]具體地，請參閱圖3所示，本實用新型中，切換控制電路包括一電阻R1、一穩壓二極體Dl，開關三極體Ql，
[0046]交流轉直流電源模塊輸出端DCIN經電阻Rl與穩壓二極體Dl的陰極相連，穩壓二極體Dl的陽極接開關三極體Ql的基極，開關三極體Ql的發射極接地，其集電極接繼電器Jl線圈的一端。
[0047]進一步，還包括一續流二極體D3，其陰極接交流轉直流電源模塊輸出端DCIN，續流二極體D3的陽極接開關三極體Ql的集電極。
[0048]進一步，還包括一整流二極體D2及一儲能電容Cl，整流二極體D2的陽極接繼電器Jl的COM觸點，其陰極經儲能電容Cl接地，
[0049]進一步，整流二極體D2的陰極經開關和保護電路接處理器主板。
[0050]圖3中，當DCIN電壓為額定值12V+/_10%時，穩壓二極體Dl處於擊穿狀態，經過Rl限流後使三極體Ql飽和導通，驅動繼電器線圈工作，完成上述的切換過程(一)。
[0051]當DCIN端電壓低於10V+/-0.5V時，穩壓二極體Dl截止，Ql截止，繼電器釋放，完成上述的切換過程(二)。
[0052]具體地,穩壓二極體Dl選擇通用的齊納二極體(Zener d1de)。其額定電壓值比DCIN端電壓值略低一定合適的比例。本實用新型DCIN均以12V為例，選擇按12V x 80%比例計算，選取額定電壓為10V+/-0.5V的穩壓管。
[0053]齊納二極體的VI特性曲線如圖4，VF、IF是二極體的正向結電壓和正嚮導通電流，VZ、IZT是二極體的反向電壓和反向擊穿電流。本實用新型利用了穩壓二極體的反向特性，當施加在二極體兩端的反向電壓增加到達到擊穿電壓Vz附近時，IZT開始迅速增加，二極體快速進入導通狀態，使得繼電器線圈驅動三極體飽和導通，繼電器快速吸合，產生切換。
[0054]施加在二極體兩端的反向電壓緩慢降低到擊穿電壓Vz附近時，IZT開始迅速減小，二極體快速恢復截止，使得繼電器線圈驅動三極體截止，繼電器快速釋放，產生切換。
[0055]選擇1V的穩壓二極體，可以設定觸發繼電器釋放的節點電壓Vz為10V+/-0.5V,可以在繼電器線圈上的直流電壓剛開始下降的階段提前強行斷開繼電器線圈電流迴路，繼電器機械觸點的釋放時間大約10ms，可以確保在50ms內完成切換動作，達到平滑無縫切換的目的，使設備運行平穩可靠。
[0056]優選的，電子開關選用開關三極體Q1，作為繼電器線圈的開關驅動，可以選用一個有一定驅動能力的三極體。
[0057]優選的，整流二極體D2為肖特基二極體(Shottky barrier d1de),用於隔離電容Cl向輸入端反向放電，具有較小的正向電壓降。
[0058]優選的，儲能電容Cl為大容量電容，用於主板電源輸入迴路的充放電，加大放電時間常數，延長放電電下降時間，使切換過程中的電壓更加平穩可靠。
[0059]優選的，續流二極體D3為普通開關二極體，用於釋放繼電器線圈上電流通斷瞬間產生的反向電壓，用於保護驅動三極體Ql。
[0060]優選的，電阻Rl是穩壓二極體Dl的限流電阻，選取合適的參數控制Ql的飽和導通。
[0061]本實用新型提供的實現通信設備主備電源平滑切換的電路通過增加一切換控制電路，使得繼電器在電壓開始下降階段提前切斷繼電器線圈迴路電流，達到快速釋放繼電器觸點，從而實現快速平滑切換的目的。該電路結構簡單、成本低、可靠性高、容易實施。對於中轉臺通信設備的運行更加可靠穩定。
[0062]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種實現通信設備主備電源平滑切換的電路，包括:一交流轉直流電源模塊，其輸入端接主電源交流輸入，其輸出端接繼電器常開觸點； 後備電源直流輸入接繼電器常閉觸點，繼電器觸點經開關和保護電路接處理器主板，其特徵在於； 還包括一切換控制電路，其輸入端接交流轉直流電源模塊輸出端，所述切換控制電路輸出端接電子開關控制端； 所述電子開關的一端接地，另一端接所述繼電器線圈的一端，所述繼電器線圈的另一端接交流轉直流電源模塊輸出端。
2.如權利要求1所述的實現通信設備主備電源平滑切換的電路，其特徵在於，所述電子開關採用開關三極體01，所述開關三極體的基極接切換控制電路輸出端，所述開關三極體的發射極接地，其集電極接繼電器了1線圈的一端。
3.如權利要求2所述的實現通信設備主備電源平滑切換的電路，其特徵在於，所述切換控制電路包括一電阻[、一穩壓二極體01，所述交流轉直流電源模塊輸出端經電阻[與穩壓二極體01的陰極相連，所述穩壓二極體01的陽極接開關三極體的基極。
4.如權利要求2所述的實現通信設備主備電源平滑切換的電路，其特徵在於，還包括一續流二極體03，其陰極接交流轉直流電源模塊輸出端，所述續流二極體03的陽極接開關三極體的集電極。
5.如權利要求2所述的實現通信設備主備電源平滑切換的電路，其特徵在於，還包括一整流二極體02及一儲能電容01，所述整流二極體02的陽極接繼電器了 1的(1)1觸點，其陰極經儲能電容接地。
6.如權利要求3所述的實現通信設備主備電源平滑切換的電路，其特徵在於，所述穩壓二極體01為齊納二極體，其額定電壓值低於一定比例的交流轉直流電源模塊輸出端電壓值。
7.如權利要求5所述的實現通信設備主備電源平滑切換的電路，其特徵在於，所述整流二極體02為肖特基二極體，用於隔離電容向輸入端反向放電。
8.如權利要求5所述的實現通信設備主備電源平滑切換的電路，其特徵在於，所述儲能電容用於主板電源輸入迴路的充放電，加大放電時間常數，延長放電電下降時間，使切換過程中的電壓平穩。
9.如權利要求4所述的實現通信設備主備電源平滑切換的電路，其特徵在於，所述續流二極體03為開關二極體，用於釋放繼電器線圈上電流通斷瞬間產生的反向電壓，以保護驅動開關三極體01。
【文檔編號】H02J9/06GK204131213SQ201420433962
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年8月1日 優先權日:2014年8月1日
【發明者】童奉群, 付文良 申請人:科立訊通信股份有限公司