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        雙24 V開關(guān)電源自動切換電路設(shè)計

        2014-09-01 21:54:10王旭
        新媒體研究 2014年11期
        關(guān)鍵詞:端電壓斷電導(dǎo)通

        王旭

        摘要文章介紹了針對門禁系統(tǒng)車站級緊急按鈕模塊供電系統(tǒng)存在的不足所設(shè)計的雙24 V開關(guān)電源自動切換電路,該設(shè)計能實現(xiàn)雙24 V開關(guān)電源自動切換的功能,有效避免由于門禁緊急按鈕系統(tǒng)因開關(guān)電源故障導(dǎo)致全站門禁設(shè)備斷電的問題,提高地鐵設(shè)備運行穩(wěn)定性。

        關(guān)鍵詞24 V;開關(guān)電源;自動;切換

        中圖分類號:TM564 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)11-0059-01

        1概述

        目前,車站級門禁緊急按鈕是通過24 V開關(guān)電源和兩個繼電器組合,實現(xiàn)車站全部門禁緊急釋放功能。設(shè)計時出于車站門禁用戶使用的安全要求,為確保該緊急按鈕時刻保持正常工作,避免電路中個別元器件故障,引起車站級門禁緊急按鈕不能正常工作的情況,只要該電路任意元器件出現(xiàn)故障時,門禁系統(tǒng)均會斷電。而此系統(tǒng)中的24 V開關(guān)電源尤為重要,在7*24小時的工作狀態(tài)下,出現(xiàn)欠壓或者無輸出的情況在所難免,全站門禁設(shè)備就會斷電釋放,造成重大故障。

        2需解決問題

        為提高門禁緊急按鈕系統(tǒng)的穩(wěn)定性,需要組建一套雙開關(guān)電源切換系統(tǒng),通過硬件判斷主開關(guān)電源與輔開關(guān)電源的電壓情況,實現(xiàn)當主開關(guān)電源供電電壓大于22 V時,由主開關(guān)電壓源供電繼電器,當主開關(guān)電源出現(xiàn)低于22 V的供電電壓時,自動切換至輔開關(guān)電源供電,繼續(xù)為繼電器供電,實現(xiàn)無間斷供電的作用。

        3技術(shù)方案

        雙電源自動切換電路如圖2所示。它由電壓檢測器MC34064、小功率開關(guān)管2N2222、P溝道功率MOSFET、N溝道功率MOSFET及備用電源V2等組成。

        電路原理如下。

        1)V1電壓正常(V1>22 V)。

        當V1大于22 V,經(jīng)TL431及電阻分壓,MC34064檢測到電壓大于4.5 V,其輸出端R輸出5 V電壓,點亮LED1(指示V1正常),并使Q3導(dǎo)通,12 V穩(wěn)壓二極管D1被擊穿,兩端電壓穩(wěn)定在12 V,Q1的G端經(jīng)R5、R6分壓后電壓為6 V,因此,Q1的Vgs=-18 V,Q1導(dǎo)通,同時Q2的G端因Q3導(dǎo)通接地,所以Vgs=0V,Q2截止,V2無輸出,V1為供電開關(guān)電源。

        2)V1電壓不正常(V1<22 V包括無輸出)。

        當V1小于22 V,經(jīng)TL431及電阻分壓,MC34064檢測到電壓小于4.5 V,其輸出端R輸出0 V電壓,LED1熄滅(指示V1異常),并使Q3截止,12 V穩(wěn)壓二極管D1被擊穿,兩端電壓穩(wěn)定在12 V,Q2的G端電位等于V1經(jīng)過D1的電壓為12 V,因此,Q2的Vgs=12 V,Q2導(dǎo)通,導(dǎo)通后V2為Q2提供偏壓,V1無輸出,V2為供電開關(guān)電源。

        3)元器件的選擇。

        N管與P管選擇IRF9540和IRF540,ID最大電流19 A,Vds最大電壓100 V,Vgs最大電壓20 V,在使用過程中有足夠的電壓與電流空間,因此在使用過程中幾乎無發(fā)熱現(xiàn)象;電壓檢測器選擇MC34064,檢測電壓4.6 V,當I端電壓大于4.59 V時,R端輸出電壓4.6-5.0 V,當I端電壓小于4.61 V時R端電壓將為0 V;采用TL431可調(diào)輸出基準電壓源,用一個電位器RP,可根據(jù)需要調(diào)節(jié)(>2.5 V)。C1選擇47uf的電容,通過示波器觀察,47uf電容滿足在切換過程中保持輸出電壓穩(wěn)定的要求。

        圖2雙電源自動切換原理圖

        圖3實物圖

        4) 實驗室測試情況。

        測試步驟:

        ①將雙24 V開關(guān)電源接入切換模塊,上電開關(guān)電源,檢測模塊輸出。

        ②將繼電器接入切換模塊,檢測是否可以正常吸合。

        ③手動斷開主開關(guān)電源輸入,檢測繼電器、主電源指示燈狀態(tài)。

        ④恢復(fù)主電源,手動斷開輔開關(guān)電源輸入,檢測繼電器、輔電源指示燈狀態(tài)。

        ⑤恢復(fù)輔電源,持續(xù)工作10天,檢測繼電器溫度,檢測開關(guān)電源輸出,檢測切換模塊輸出。

        測試結(jié)果:

        ①將雙24 V開關(guān)電源接入切換模塊,上電開關(guān)電源,檢測模塊輸出為24 V。

        ②將繼電器接入切換模塊,可以正常吸合。

        ③手動斷開主開關(guān)電源輸入,繼電器無斷電現(xiàn)象,主電源指示燈點亮。

        ④恢復(fù)主電源,手動斷開輔開關(guān)電源輸入,繼電器無斷電現(xiàn)象,輔電源指示燈點亮。

        ⑤恢復(fù)輔電源,持續(xù)工作10天,檢測繼電器溫度41.2°,檢測開關(guān)電源輸出24 V,檢測切換模塊輸出24 V。

        4結(jié)論

        經(jīng)過反復(fù)研究論證,并通過測試和使用,證明改造是成功的。切換模塊可以接入雙24 V開關(guān)電源,并一路輸出給繼電器使用,無論主輔開關(guān)電源任何一個故障無輸出,都可自動切換另一個供電,繼電器無斷電現(xiàn)象,門禁設(shè)備無釋放現(xiàn)象,并有指示燈顯示開關(guān)電源故障,此方案提高系統(tǒng)安全性,提高了門禁系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性。

        參考文獻

        [1]戴維德.備用電源自動切換電路[J].無線電,2004(504).

        [2]張衛(wèi)東.雙電源切換電路[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2010(20).

        [3]唐蒙,范慧卿.王繼強24 V開關(guān)電源輸出電壓低故障分析與處理[J].內(nèi)燃機車,2009(12).

        endprint

        摘要文章介紹了針對門禁系統(tǒng)車站級緊急按鈕模塊供電系統(tǒng)存在的不足所設(shè)計的雙24 V開關(guān)電源自動切換電路,該設(shè)計能實現(xiàn)雙24 V開關(guān)電源自動切換的功能,有效避免由于門禁緊急按鈕系統(tǒng)因開關(guān)電源故障導(dǎo)致全站門禁設(shè)備斷電的問題,提高地鐵設(shè)備運行穩(wěn)定性。

        關(guān)鍵詞24 V;開關(guān)電源;自動;切換

        中圖分類號:TM564 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)11-0059-01

        1概述

        目前,車站級門禁緊急按鈕是通過24 V開關(guān)電源和兩個繼電器組合,實現(xiàn)車站全部門禁緊急釋放功能。設(shè)計時出于車站門禁用戶使用的安全要求,為確保該緊急按鈕時刻保持正常工作,避免電路中個別元器件故障,引起車站級門禁緊急按鈕不能正常工作的情況,只要該電路任意元器件出現(xiàn)故障時,門禁系統(tǒng)均會斷電。而此系統(tǒng)中的24 V開關(guān)電源尤為重要,在7*24小時的工作狀態(tài)下,出現(xiàn)欠壓或者無輸出的情況在所難免,全站門禁設(shè)備就會斷電釋放,造成重大故障。

        2需解決問題

        為提高門禁緊急按鈕系統(tǒng)的穩(wěn)定性,需要組建一套雙開關(guān)電源切換系統(tǒng),通過硬件判斷主開關(guān)電源與輔開關(guān)電源的電壓情況,實現(xiàn)當主開關(guān)電源供電電壓大于22 V時,由主開關(guān)電壓源供電繼電器,當主開關(guān)電源出現(xiàn)低于22 V的供電電壓時,自動切換至輔開關(guān)電源供電,繼續(xù)為繼電器供電,實現(xiàn)無間斷供電的作用。

        3技術(shù)方案

        雙電源自動切換電路如圖2所示。它由電壓檢測器MC34064、小功率開關(guān)管2N2222、P溝道功率MOSFET、N溝道功率MOSFET及備用電源V2等組成。

        電路原理如下。

        1)V1電壓正常(V1>22 V)。

        當V1大于22 V,經(jīng)TL431及電阻分壓,MC34064檢測到電壓大于4.5 V,其輸出端R輸出5 V電壓,點亮LED1(指示V1正常),并使Q3導(dǎo)通,12 V穩(wěn)壓二極管D1被擊穿,兩端電壓穩(wěn)定在12 V,Q1的G端經(jīng)R5、R6分壓后電壓為6 V,因此,Q1的Vgs=-18 V,Q1導(dǎo)通,同時Q2的G端因Q3導(dǎo)通接地,所以Vgs=0V,Q2截止,V2無輸出,V1為供電開關(guān)電源。

        2)V1電壓不正常(V1<22 V包括無輸出)。

        當V1小于22 V,經(jīng)TL431及電阻分壓,MC34064檢測到電壓小于4.5 V,其輸出端R輸出0 V電壓,LED1熄滅(指示V1異常),并使Q3截止,12 V穩(wěn)壓二極管D1被擊穿,兩端電壓穩(wěn)定在12 V,Q2的G端電位等于V1經(jīng)過D1的電壓為12 V,因此,Q2的Vgs=12 V,Q2導(dǎo)通,導(dǎo)通后V2為Q2提供偏壓,V1無輸出,V2為供電開關(guān)電源。

        3)元器件的選擇。

        N管與P管選擇IRF9540和IRF540,ID最大電流19 A,Vds最大電壓100 V,Vgs最大電壓20 V,在使用過程中有足夠的電壓與電流空間,因此在使用過程中幾乎無發(fā)熱現(xiàn)象;電壓檢測器選擇MC34064,檢測電壓4.6 V,當I端電壓大于4.59 V時,R端輸出電壓4.6-5.0 V,當I端電壓小于4.61 V時R端電壓將為0 V;采用TL431可調(diào)輸出基準電壓源,用一個電位器RP,可根據(jù)需要調(diào)節(jié)(>2.5 V)。C1選擇47uf的電容,通過示波器觀察,47uf電容滿足在切換過程中保持輸出電壓穩(wěn)定的要求。

        圖2雙電源自動切換原理圖

        圖3實物圖

        4) 實驗室測試情況。

        測試步驟:

        ①將雙24 V開關(guān)電源接入切換模塊,上電開關(guān)電源,檢測模塊輸出。

        ②將繼電器接入切換模塊,檢測是否可以正常吸合。

        ③手動斷開主開關(guān)電源輸入,檢測繼電器、主電源指示燈狀態(tài)。

        ④恢復(fù)主電源,手動斷開輔開關(guān)電源輸入,檢測繼電器、輔電源指示燈狀態(tài)。

        ⑤恢復(fù)輔電源,持續(xù)工作10天,檢測繼電器溫度,檢測開關(guān)電源輸出,檢測切換模塊輸出。

        測試結(jié)果:

        ①將雙24 V開關(guān)電源接入切換模塊,上電開關(guān)電源,檢測模塊輸出為24 V。

        ②將繼電器接入切換模塊,可以正常吸合。

        ③手動斷開主開關(guān)電源輸入,繼電器無斷電現(xiàn)象,主電源指示燈點亮。

        ④恢復(fù)主電源,手動斷開輔開關(guān)電源輸入,繼電器無斷電現(xiàn)象,輔電源指示燈點亮。

        ⑤恢復(fù)輔電源,持續(xù)工作10天,檢測繼電器溫度41.2°,檢測開關(guān)電源輸出24 V,檢測切換模塊輸出24 V。

        4結(jié)論

        經(jīng)過反復(fù)研究論證,并通過測試和使用,證明改造是成功的。切換模塊可以接入雙24 V開關(guān)電源,并一路輸出給繼電器使用,無論主輔開關(guān)電源任何一個故障無輸出,都可自動切換另一個供電,繼電器無斷電現(xiàn)象,門禁設(shè)備無釋放現(xiàn)象,并有指示燈顯示開關(guān)電源故障,此方案提高系統(tǒng)安全性,提高了門禁系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性。

        參考文獻

        [1]戴維德.備用電源自動切換電路[J].無線電,2004(504).

        [2]張衛(wèi)東.雙電源切換電路[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2010(20).

        [3]唐蒙,范慧卿.王繼強24 V開關(guān)電源輸出電壓低故障分析與處理[J].內(nèi)燃機車,2009(12).

        endprint

        摘要文章介紹了針對門禁系統(tǒng)車站級緊急按鈕模塊供電系統(tǒng)存在的不足所設(shè)計的雙24 V開關(guān)電源自動切換電路,該設(shè)計能實現(xiàn)雙24 V開關(guān)電源自動切換的功能,有效避免由于門禁緊急按鈕系統(tǒng)因開關(guān)電源故障導(dǎo)致全站門禁設(shè)備斷電的問題,提高地鐵設(shè)備運行穩(wěn)定性。

        關(guān)鍵詞24 V;開關(guān)電源;自動;切換

        中圖分類號:TM564 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)11-0059-01

        1概述

        目前,車站級門禁緊急按鈕是通過24 V開關(guān)電源和兩個繼電器組合,實現(xiàn)車站全部門禁緊急釋放功能。設(shè)計時出于車站門禁用戶使用的安全要求,為確保該緊急按鈕時刻保持正常工作,避免電路中個別元器件故障,引起車站級門禁緊急按鈕不能正常工作的情況,只要該電路任意元器件出現(xiàn)故障時,門禁系統(tǒng)均會斷電。而此系統(tǒng)中的24 V開關(guān)電源尤為重要,在7*24小時的工作狀態(tài)下,出現(xiàn)欠壓或者無輸出的情況在所難免,全站門禁設(shè)備就會斷電釋放,造成重大故障。

        2需解決問題

        為提高門禁緊急按鈕系統(tǒng)的穩(wěn)定性,需要組建一套雙開關(guān)電源切換系統(tǒng),通過硬件判斷主開關(guān)電源與輔開關(guān)電源的電壓情況,實現(xiàn)當主開關(guān)電源供電電壓大于22 V時,由主開關(guān)電壓源供電繼電器,當主開關(guān)電源出現(xiàn)低于22 V的供電電壓時,自動切換至輔開關(guān)電源供電,繼續(xù)為繼電器供電,實現(xiàn)無間斷供電的作用。

        3技術(shù)方案

        雙電源自動切換電路如圖2所示。它由電壓檢測器MC34064、小功率開關(guān)管2N2222、P溝道功率MOSFET、N溝道功率MOSFET及備用電源V2等組成。

        電路原理如下。

        1)V1電壓正常(V1>22 V)。

        當V1大于22 V,經(jīng)TL431及電阻分壓,MC34064檢測到電壓大于4.5 V,其輸出端R輸出5 V電壓,點亮LED1(指示V1正常),并使Q3導(dǎo)通,12 V穩(wěn)壓二極管D1被擊穿,兩端電壓穩(wěn)定在12 V,Q1的G端經(jīng)R5、R6分壓后電壓為6 V,因此,Q1的Vgs=-18 V,Q1導(dǎo)通,同時Q2的G端因Q3導(dǎo)通接地,所以Vgs=0V,Q2截止,V2無輸出,V1為供電開關(guān)電源。

        2)V1電壓不正常(V1<22 V包括無輸出)。

        當V1小于22 V,經(jīng)TL431及電阻分壓,MC34064檢測到電壓小于4.5 V,其輸出端R輸出0 V電壓,LED1熄滅(指示V1異常),并使Q3截止,12 V穩(wěn)壓二極管D1被擊穿,兩端電壓穩(wěn)定在12 V,Q2的G端電位等于V1經(jīng)過D1的電壓為12 V,因此,Q2的Vgs=12 V,Q2導(dǎo)通,導(dǎo)通后V2為Q2提供偏壓,V1無輸出,V2為供電開關(guān)電源。

        3)元器件的選擇。

        N管與P管選擇IRF9540和IRF540,ID最大電流19 A,Vds最大電壓100 V,Vgs最大電壓20 V,在使用過程中有足夠的電壓與電流空間,因此在使用過程中幾乎無發(fā)熱現(xiàn)象;電壓檢測器選擇MC34064,檢測電壓4.6 V,當I端電壓大于4.59 V時,R端輸出電壓4.6-5.0 V,當I端電壓小于4.61 V時R端電壓將為0 V;采用TL431可調(diào)輸出基準電壓源,用一個電位器RP,可根據(jù)需要調(diào)節(jié)(>2.5 V)。C1選擇47uf的電容,通過示波器觀察,47uf電容滿足在切換過程中保持輸出電壓穩(wěn)定的要求。

        圖2雙電源自動切換原理圖

        圖3實物圖

        4) 實驗室測試情況。

        測試步驟:

        ①將雙24 V開關(guān)電源接入切換模塊,上電開關(guān)電源,檢測模塊輸出。

        ②將繼電器接入切換模塊,檢測是否可以正常吸合。

        ③手動斷開主開關(guān)電源輸入,檢測繼電器、主電源指示燈狀態(tài)。

        ④恢復(fù)主電源,手動斷開輔開關(guān)電源輸入,檢測繼電器、輔電源指示燈狀態(tài)。

        ⑤恢復(fù)輔電源,持續(xù)工作10天,檢測繼電器溫度,檢測開關(guān)電源輸出,檢測切換模塊輸出。

        測試結(jié)果:

        ①將雙24 V開關(guān)電源接入切換模塊,上電開關(guān)電源,檢測模塊輸出為24 V。

        ②將繼電器接入切換模塊,可以正常吸合。

        ③手動斷開主開關(guān)電源輸入,繼電器無斷電現(xiàn)象,主電源指示燈點亮。

        ④恢復(fù)主電源,手動斷開輔開關(guān)電源輸入,繼電器無斷電現(xiàn)象,輔電源指示燈點亮。

        ⑤恢復(fù)輔電源,持續(xù)工作10天,檢測繼電器溫度41.2°,檢測開關(guān)電源輸出24 V,檢測切換模塊輸出24 V。

        4結(jié)論

        經(jīng)過反復(fù)研究論證,并通過測試和使用,證明改造是成功的。切換模塊可以接入雙24 V開關(guān)電源,并一路輸出給繼電器使用,無論主輔開關(guān)電源任何一個故障無輸出,都可自動切換另一個供電,繼電器無斷電現(xiàn)象,門禁設(shè)備無釋放現(xiàn)象,并有指示燈顯示開關(guān)電源故障,此方案提高系統(tǒng)安全性,提高了門禁系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性。

        參考文獻

        [1]戴維德.備用電源自動切換電路[J].無線電,2004(504).

        [2]張衛(wèi)東.雙電源切換電路[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2010(20).

        [3]唐蒙,范慧卿.王繼強24 V開關(guān)電源輸出電壓低故障分析與處理[J].內(nèi)燃機車,2009(12).

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