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不停电切换线路:交直流电源的优化方案

【摘要】:下面几种交直流电源不停电切换线路,通常用于照明等负载电路,一旦电网断电或恢复供电,备用电源立即进行自动切换。当备用电源不用时,应切断QS。当工作电网断电时,三极管VT1、VT2导通,干簧继电器KR吸合,双向晶闸管V被触发导通,将备用交流电源投入。控制电路中的6V电源,可取自备用电源经降压整流后获得。该电源供给微机使用,可以避免因停电造成信息丢失事故。

下面几种交直流电源不停电切换线路,通常用于照明等负载电路,一旦电网断电或恢复供电,备用电源立即进行自动切换。

1.晶体管构成的自动切换线路

电路如图3-2所示。自动切换时间小于1s。图3-2(a)适用于直流12V的备用电源;图3-2(b)适用于直流24V的备用电源;图3-2(c)适用于交流备用电源。它们的工作原理基本相同。

图3-2 晶体管构成的备用电源自动切换线路

工作原理[图3-2(a)]:当交流电网供电时,电网电压经二极管VD半波整流,在电容C上产生电压,使复合三极管VT1~VT3反向偏置,VT1~VT3截止,这时的整机电流极小。当电网断电时,复合三极管即失去反向偏压,并转为由电阻R1提供的正向偏压,VT1~VT3立即导通,12V直流备用电源经三极管VT3集-射结输送给负载。这时VT3管压降Uce3约0.7V。

图中,指示灯H一方面作备用电源投入的指示,另一方面它也是一个理想的降压元件,以减少VT3的功耗;保险丝FU可防止负载短路或过流而烧毁VT3。当备用电源不用时,应切断QS。

如果负载电流更大,可在VT3集电极回路串一只继电器,然后接在R1右端电源线上,通过继电器触点来接通或切断直流备用电源。这时的VT3可采用小功率或中功率三极管,而VT1、VT2可用一只三极管代。

当备用电源为交流电时,可采用图3-2(c)的电路。当工作电网断电时,三极管VT1、VT2导通,干簧继电器KR吸合,双向晶闸管V被触发导通,将备用交流电源投入。控制电路中的6V电源,可取自备用电源经降压整流后获得。

选择电阻R5时要注意,应使双向晶闸管V尽可能工作在全导通状态,以便充分利用双向晶闸管,同时使负载上的电压不畸变。

2.采用逆变器的自动切换线路

电路如图3-3所示。当市电断电后,12V蓄电池立即向负载自动供电。该电路供电功率为40W,如蓄电池改为24V,则功率可达上百瓦。

图3-3 采用逆变器的自动切换线路

工作原理:由单结晶体管VT、电容C1电位器RP、电阻R1等组成触发电路,能产生2kHz~5kHz的触发脉冲。主回路是由输出变压器T的初级、电感L、电容C2和晶闸管V组成的串联RLC欠阻尼正弦振荡电路,振荡频率由L、C2参数所决定。当市电供电时,继电器KA吸合,其常开触点闭合,逆变器不工作,负载由市电直供。当市电断电时,KA释放,其常开触点断开,切断市电回路,其常闭触点闭合,接通逆变器电路。蓄电池GB经变压器T的初级绕组及L向电容C2充电,充电极性为上正下负。当晶闸管V控制极有触发脉冲时,V导通,于是C2就经L及V放电。自由振荡过程中C2反充电,极性变为下正上负,晶闸管于是被关断,然后上负下正的C2与GB、T、L、C2组成放电回路,同时GB向C2充电,使C2由上负下正变为上正下负,直至下一个脉冲触发晶闸管。

元件选择:变压器T铁芯采用E-20磁心,初级用直径1mm漆包线绕24匝,次级用0.31mm漆包线绕440匝。安装磁心时要留0.5~1mm的间隙以防止变压器饱和;电感L可用直径大于1mm漆包线在外径为30mm、内径为25mm的磁环上穿绕10~15匝,电感量为80~120mH。

若负载为100W,则蓄电池应采用24V,晶闸管改用KP-10A/100V,在单结晶体管输出端增加一级射极跟随功率放大(用3DK9等),再加到晶闸管的控制极。变压器T用两副E-20磁心,初级用直径为1.2~1.5mm、次级用0.35~0.47mm漆包线,但两绕组的匝数均不变。

3.采用光电耦合器的自动切换线路

电路如图3-4所示。该电源供给微机使用,可以避免因停电造成信息丢失事故。

工作原理:市电供电时,电网电压经变压器T变压、整流桥VC整流、电容C1、C2滤波、稳压器IC稳压后给微机供电。此时,A点高电位,三极管VT1处于导通状态,光电耦合器B也导通,B点呈高电位,三极管VT2截止,无触发脉冲产生,晶闸管V处于截止状态。

当市电断电时,A点电位也将随之下降,当降低到一定值后,VT1截止,光电耦合器不导通,B点电位降低,VT2导通,产生触发脉冲,使晶闸管导通。于是备用电源(蓄电池GB)就通过晶闸管及稳压器IC给微机供电。

市电恢复后,指示灯(发光二极管)VH亮,线路又自动恢复到由市电供电的状态。