一种双电压切换开关以及应用其的设备及控制方法与流程

1.本发明涉及一种双电压切换开关以及应用其的设备及控制方法，属于开关技术领域。


背景技术：

2.中国专利(公开(公告)号：cn2428847y)公开了一种具电压切换开关的变压器，其于一绕线座中的矽钢片绕设线圈，线圈中的初级线圈连接二插脚，次级线圈连接输出导线，外侧包覆一外壳体，其中初级线圈一端的线头连接一插脚，相对二不同输入电压的匝数处拉出的二线头结合一电压切换开关连接另一插脚，电压切换开关包含三相隔并列的导电片及推柄，其分别连接初级线圈的二线头及另一插脚，而推柄可以导电弹片与三导电片二相邻导电片构成电气连接，使变压器可因应输入电源电压而直接切换。
3.上述方案通过手动开关来调节设备的电路，以适应不同电源电压，但这种方案，用户很容易忘记切换开关，导致电路损坏或烧坏，影响设备的使用寿命，并且费时费力，用户体验差。


技术实现要素：

4.针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种设有比较器的电压比较电路，能够对输入的电压进行对比判断，并利用三极管q3、继电器，控制电压切换电路进行电路切换，，有效解决手动切换方案，易忘记切换、易出错，费时费力等问题的双电压切换开关以及应用其的设备及控制方法。
5.为实现上述目的，本发明的技术方案为：
6.一种双电压切换开关，包括整流电路、降压滤波电路、低压直流供电电路、电压比较电路、电压切换电路。
7.整流电路：包括桥式整流桥db1、滤波电容，用于对输入的交流电进行半波整流；
8.降压滤波电路：对整流过的交流电进行降压滤波处理，得到低压直流电，其包括若干电容；
9.低压直流供电电路：给电压比较电路、电压切换电路提供电源，其输出电压为ua；
10.电压比较电路：设有比较器，对输入的电压进行对比判断，从而控制电压切换电路；
11.所述比较器的正极通过低压直流供电电路与整流电路电连接；
12.所述比较器的负极通过低压直流供电电路与降压滤波电路电连接；
13.所述比较器的con端口与电压切换电路电连接；
14.三极管q3与con端口电连接，并能向继电器发送电信号；
15.当比较器的正极电压大于其负极电压时，电压比较器的con端口输出ua电压；
16.当比较器的正极电压小于其负极电压时，电压比较器的con端口输出0v电压；
17.电压切换电路：包括三极管q3、继电器，能够根据con端口的输出结果，与设备的对
应电压接口相连接。
18.本发明经过不断探索以及试验，设置电压比较电路、电压切换电路，电压比较电路设有比较器，能够对输入的电压进行对比判断，并输出相应结果；电压切换电路设有三极管q3、继电器，能够根据con端口的输出结果，与设备的对应电压接口相连接，有效解决手动切换方案，易忘记切换、易出错，费时费力的问题。
19.进一步，本发明通过比较器、三极管以及继电器，实现不同电压电路的自动连接，方案简单、实用；输入电压判断、电路切换能够自动完成，不需要用户费心操作，不需要担心电压不对导致的电路损坏或烧坏，用户体验好，便于推广使用。
20.本技术中低压指的是3v
‑
12v电压。
21.作为优选技术措施：
22.所述桥式整流桥db1利用二极管单相导通的特性，将正弦波负半波转换极性，得到单相脉动性直流电。
23.作为优选技术措施：
24.所述滤波电容的数量为三个，用于将单相脉动性直流电转变为稳定的直流电。
25.作为优选技术措施：
26.降压滤波电路，包括变压器ti、功率开关电源u3、直流稳压芯片u2、电容c43、电容c93；
27.所述变压器ti和功率开关电源u3，构成调压电路；
28.整流电路输出的直流电vdc，经过调压电路，通过固定的60hz的开关频率，经过功率转化得到15v直流电源，再通过直流稳压芯片u2得到5v直流电源，将该电源信号经过电容c43、电容c93，得到5v直流电压，作为电压比较电路的供电电源，无需增设额外电源，省事省力，降低成本。
29.作为优选技术措施：
30.所述低压直流供电电路，包括电阻r3、电阻r6、电阻r7、电阻r11；
31.电阻r3、电阻r6分别与比较器的正极电连接，用于对正极的输入电压进行分压；
32.电阻r7、电阻r11分别与比较器的负极电连接，用于对负极的输入电压进行分压；
33.所述继电器通过接线端三、接线端四与设备的不同线压接口相连接；
34.当三极管q3为导通状态，此时继电器处于吸合状态，接线端三、接线端四分别与设备220v输入接口相连接；
35.当三极管q3为不导通状态，此时继电器处于释放状态，接线端三、接线端四分别与设备110v输入接口相连接。
36.作为优选技术措施：
37.还包括mcu控制芯片、电压采集电路、高压交流输出电路；
38.mcu控制芯片，用于对采集的数据进行判断，从而更加有效的判断电路电压范围；
39.电压采集电路，用于对电压数据进行采集；
40.高压交流输出电路，用于输出电压给设备使用。
41.作为优选技术措施：
42.一种应用双电压切换开关的设备，
43.包括110v输入接口、220v输入接口、上述的一种双电压切换开关；
44.所述110v输入接口或220v输入接口择一与所述电压切换电路电连接；
45.给电压比较电路设有比较器，所述比较器的con端口与电压切换电路电连接；
46.所述电压切换电路包括三极管q3、继电器；
47.当比较器的正极电压大于其负极电压时，电压比较器的con端口输出ua电压，当三极管q3为导通状态，此时继电器处于吸合状态，以使得设备的220v输入接口接入220v输入电源；
48.当比较器的正极电压小于其负极电压时，电压比较器的con端口输出0v电压，三极管q3为不导通状态，此时继电器处于释放状态，以使得设备的110v输入接口接入110v输入电源；
49.所述设备为机电设备或家用电器或电子产品。
50.作为优选技术措施：
51.所述机电设备包括电机，其220v输入接口设有线端五、线端七，其110v输入接口设有线端六、线端八；
52.所述继电器设有接线端三、接线端四；
53.当三极管q3为导通状态，此时继电器处于吸合状态，接线端三、接线端四分别与线端五、线端七相抵触，此时220v输入电源与电机接线导通，电机工作于220v电压下；
54.当三极管q3为不导通状态，此时继电器处于释放状态，接线端三、接线端四分别与线端六、线端八相抵触，此时110v输入电源与电机接线导通，电机工作于110v电压下。
55.作为优选技术措施：
56.一种双电压切换开关的控制方法，
57.应用上述的一种双电压切换开关；
58.其包括以下内容：
59.第一步，当输入端j1输入220v/50hz市电，通过db1桥式整流桥，根据二极管单相导通的特性，将50hz正弦波负半波转换了极性，得到100hz的单相脉动性直流电，再通过滤波电容e4，滤波电容e5，滤波电容e6三个滤波电容得到一个稳定(波动比较小)的直流电，电压为310v；
60.第二步，将第一步中得到的310v直流电源vdc，经过变压器ti和功率开关电源u3组成的调压电路，并通过固定的60hz的开关频率，经过功率转化得到15v直流电源，再通过直流稳压芯片u2得到5v直流电源，将该电源信号经过电容c43，电容c93，最后得到相对稳定，不会有大幅度波动的5v直流电压ub，作为电压比较电路的供电电源；
61.第三步，将第一步中滤波得到的310v直流电源vdc进行电阻分压，分压之后得到2.38v直流电压，根据市电的电压波动范围，最后得到2.38
±
0.15v的电压检测值输入到电压比较电路中的比较器正极；
62.将第二步中得到5v直流电源进行电阻分压，分压之后得到2v直流电压输入到电压比较电路中的比较器负极；
63.此时，比较器的正极电压大于负极电压，比较器输出5v电压至con端口；
64.第四步，当三极管q3的端口输入5v电压，三极管q3为导通状态，此时继电器吸合，接线端三、接线端四分别与线端五、线端七相抵触，使得220v输入电源与电机接线导通，电机工作于220v电压下；
65.当输入电压是110v/60hz时，控制步骤与上述步骤一到四相类似：
66.通过整流电路得到155v直流电压，经过分压得到1.19v电压，此时比较器输入电压负极电压大于正极电压，比较器con端口输出为0v，q3三极管不导通，继电器处于释放状态，接线端三、接线端四分别与线端六、线端八相抵触，使得110v输入电源与电机接线导通，电机工作于110v电压下。
67.本发明的方案详尽，切实可行，便于实现。
68.作为优选技术措施：
69.比较器的正极分压计算公式如下：
70.u ＝vdc1*r6/(r6 r3)
71.其中，vdc1为经过整流电路的直流电压，r6、r3为比较器正极线路上的分压电阻；
72.vdc1＝uc*2^(1/2)
73.其中，uc为输入的市电电压；
74.比较器的负极分压计算公式如下：
75.u
‑
＝ub*r10/(r10 r15)
76.其中，ub为经过降压滤波电路的直流电压；
77.r10、r15为比较器负极线路上的分压电阻。
78.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
79.本发明经过不断探索以及试验，设置电压比较电路、电压切换电路，电压比较电路设有比较器，能够对输入的电压进行对比判断，并输出相应结果；电压切换电路设有三极管q3、继电器，能够根据con端口的输出结果，与设备的对应电压接口相连接，有效解决手动切换方案，易忘记切换、易出错，费时费力的问题。
80.进一步，本发明通过比较器、三极管以及继电器，实现不同电压电路的自动连接，方案简单、实用；输入电压判断、电路切换能够自动完成，不需要用户费心操作，不需要担心电压不对导致的电路损坏或烧坏，用户体验好，便于推广使用。
附图说明
81.图1为本发明一种结构框图；
82.图2为本发明整流电路示意图；
83.图3为本发明降压滤波电路示意图；
84.图4为本发明低压直流供电电路示意图；
85.图5为本发明电压切换电路示意图；
86.图6为本发明电机适用不同电压接线示意图。
具体实施方式
87.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
88.相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细
节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
89.如图1
‑
5所示，一种双电压切换开关，包括整流电路、降压滤波电路、低压直流供电电路、电压比较电路、电压切换电路。
90.整流电路：包括桥式整流桥db1、滤波电容，用于对输入的交流电进行半波整流；
91.降压滤波电路：对整流过的交流电进行降压滤波处理，得到低压直流电，其包括若干电容；
92.低压直流供电电路：给电压比较电路、电压切换电路提供电源，其输出电压为ua；
93.电压比较电路：设有比较器，对输入的电压进行对比判断，从而控制电压切换电路；
94.所述比较器的正极通过低压直流供电电路与整流电路电连接；
95.所述比较器的负极通过低压直流供电电路与降压滤波电路电连接；
96.所述比较器的con端口与电压切换电路电连接；
97.三极管q3与con端口电连接，并能向继电器发送电信号；
98.当比较器的正极电压大于其负极电压时，电压比较器的con端口输出ua电压；
99.当比较器的正极电压小于其负极电压时，电压比较器的con端口输出0v电压；
100.电压切换电路：包括三极管q3、继电器，能够根据con端口的输出结果，与设备的对应电压接口相连接。
101.本发明经过不断探索以及试验，设置电压比较电路、电压切换电路，电压比较电路设有比较器，能够对输入的电压进行对比判断，并输出相应结果；电压切换电路设有三极管q3、继电器，能够根据con端口的输出结果，与设备的对应电压接口相连接，有效解决手动切换方案，易忘记切换、易出错，费时费力的问题。
102.进一步，本发明通过比较器、三极管以及继电器，实现不同电压电路的自动连接，方案简单、实用；输入电压判断、电路切换能够自动完成，不需要用户费心操作，不需要担心电压不对导致的电路损坏或烧坏，用户体验好，便于推广使用。
103.本发明整流电路的一种具体实施例：
104.所述桥式整流桥db1利用二极管单相导通的特性，将正弦波负半波转换极性，得到单相脉动性直流电。
105.所述滤波电容的数量为三个，用于将单相脉动性直流电转变为稳定(波动比较小)的直流电。
106.本发明降压滤波电路的一种具体实施例：
107.降压滤波电路，包括变压器ti、功率开关电源u3、直流稳压芯片u2、电容c43、电容c93；
108.所述变压器ti和功率开关电源u3，构成调压电路；
109.整流电路输出的直流电vdc，经过调压电路，通过固定的60hz的开关频率，经过功率转化得到15v直流电源，再通过直流稳压芯片u2得到5v直流电源，将该电源信号经过电容c43、电容c93，得到相对稳定，不会有大幅度波动的5v直流电压，作为电压比较电路的供电电源。
110.本发明低压直流供电电路的一种具体实施例：
111.所述低压直流供电电路，包括电阻r3、电阻r6、电阻r7、电阻r11；
112.电阻r3、电阻r6分别与比较器的正极电连接，用于对正极的输入电压进行分压；
113.电阻r7、电阻r11分别与比较器的负极电连接，用于对负极的输入电压进行分压。
114.本发明应用双电压切换开关的一种具体实施例：
115.一种应用双电压切换开关的设备，
116.包括110v输入接口、220v输入接口、上述的一种双电压切换开关；
117.所述110v输入接口或220v输入接口择一与所述电压切换电路电连接；
118.给电压比较电路设有比较器，所述比较器的con端口与电压切换电路电连接；
119.所述电压切换电路包括三极管q3、继电器；
120.当比较器的正极电压大于其负极电压时，电压比较器的con端口输出ua电压，当三极管q3为导通状态，此时继电器处于吸合状态，以使得设备的220v输入接口接入220v输入电源；
121.当比较器的正极电压小于其负极电压时，电压比较器的con端口输出0v电压，三极管q3为不导通状态，此时继电器处于释放状态，以使得设备的110v输入接口接入110v输入电源；
122.所述设备为机电设备或家用电器或电子产品。
123.本发明双电压切换开关控制方法的一种具体实施例：
124.一种双电压切换开关的控制方法，
125.应用上述的一种双电压切换开关；
126.其包括以下内容：
127.第一步，当输入端j1输入220v/50hz市电，通过db1桥式整流桥，根据二极管单相导通的特性，将50hz正弦波负半波转换了极性，得到100hz的单相脉动性直流电，再通过滤波电容e4，滤波电容e5，滤波电容e6三个滤波电容得到一个稳定(波动比较小的)直流电，电压为310v；
128.第二步，将第一步中得到的310v直流电源vdc，经过变压器ti和功率开关电源u3组成的调压电路，并通过固定的60hz的开关频率，经过功率转化得到15v直流电源，再通过直流稳压芯片u2得到5v直流电源，将该电源信号经过电容c43，电容c93，最后得到相对稳定，不会有大幅度波动的5v直流电压ub，作为电压比较电路的供电电源；
129.第三步，将第一步中滤波得到的310v直流电源vdc进行电阻分压，分压之后得到2.38v直流电压，根据市电的电压波动范围，最后得到2.38
±
0.15v的电压检测值输入到电压比较电路中的比较器正极；
130.将第二步中得到5v直流电源进行电阻分压，分压之后得到2v直流电压输入到电压比较电路中的比较器负极；
131.此时，比较器的正极电压大于负极电压，比较器输出5v电压至con端口；
132.第四步，当三极管q3的端口输入5v电压，三极管q3为导通状态，此时继电器吸合，接线端三、接线端四分别与线端五、线端七相抵触，使得220v输入电源与电机接线导通，电机工作于220v电压下；
133.当输入电压是110v/60hz时，控制步骤与上述步骤一到四相类似：
134.通过整流电路得到155v直流电压，经过分压得到1.19v电压，此时比较器输入电压
负极电压大于正极电压，比较器con端口输出为0v，q3三极管不导通，继电器处于释放状态，接线端三、接线端四分别与线端六、线端八相抵触，使得110v输入电源与电机接线导通，电机工作于110v电压下。
135.本发明的一种最佳实施例：
136.一种双电压切换开关包括整流电路、降压滤波电路、电压采集电路、低压直流供电电路，高压交流输出电路、mcu控制芯片、电压切换电路。
137.整流电路：对输入的交流电转进行半波整流，可参阅图2。
138.降压滤波电路：对整流过的交流电进行降压滤波处理，得到低压直流电，可参阅图3。
139.电压采集电路：对电压数据进行采集。
140.低压直流供电电路：给电压采集电路，mcu控制芯片，电压切换电路提供电源，可参阅图4。
141.高压交流输出电路：输出电压给设备使用。
142.mcu控制芯片：对采集的数据进行判断，从而更加有效的判断电路电压范围。
143.电压切换电路：切换设备使用对应的电压接口，可参阅图5。
144.电压比较电路：对输入的电压进行对比判断，以及对采集的数据进行对比判断，从而控制电压切换电路。
145.本技术中低压指的是3v
‑
12v电压，高压指的是90v
‑
380v电压。
146.如图1所示，地方供电系统输入通过本发明的整流电路处理之后，将交流电的负半波去除，得到正半波交流电，通过降压滤波电路，将220v/110v的半波交流电变为恒定的直流电源，进一步通过低压直流供电电路作为低压电路的直流5v电源来源。
147.由于供电系统输入的电源经过同一条的整流电路和降压滤波电路，不同的输入电压会被降压电路按比例降至不同的直流电，从而利用电压比较电路，了解该设备输入的供电系统属于哪一种交流电，最后通过控制电压切换电路，更改设备当前的输入端口，使得本设备适用于目前交流电。
148.进一步，可通过电压采集电路进行电压采集，电压比较电路对采集的电压和参考电压进行比对，确保电压比较电路准确输出。
149.不同的供电系统，设备会有不同的电路系统作为匹配，参见图6，通过上述电路对供电系统进行判断处理，电压切换电路通过继电器更改设备电路的连接方式来适配当前供电系统。
150.如图2所示，输入端j1输入220v/50hz市电，通过db1桥式整流桥，根据二极管单相导通的特性，将50hz正弦波负半波转换了极性，从而得到了100hz的单相脉动性直流电，再通过滤波电容e4，滤波电容e5，滤波电容e6三个滤波电容得到一个波动比较小的直流电，电压为310v。
151.如图3所示，图2中得到的直流电源vdc，经过图3中的变压器ti和小功率开关电源u3组成的调压电路，并通过固定的60hz的开关频率，经过功率转化得到15v直流电源，再通过直流稳压芯片u2得到5v直流电源，将该电源信号经过电容c43，电容c93，最后得到相对稳定，不会有大幅度波动的5v直流电压ub，作为电压比较电路和电压采集电路的供电电源。
152.如图4所示，将滤波得到的直流电源vdc通过电阻分压得到合适的电压值，当输入
端j1输入的是220v/50hz市电(uc)时，滤波得到的直流电源vdc1为310v(vdc1＝uc*根号2)，分压之后得到2.38v(u ＝vdc1*(r6/(r6 r3)))直流电压，根据市电的电压波动范围，最后得到2.38
±
0.15v(u ＝u *(1
±
7％))的电压检测值输入到电压比较电路中的比较器正极，而比较器的负极则由r7和r11组成，得到2v的电压值(u
‑
＝ub*(r10/(r10 r15)))，正极始终大于负极，此时比较器输出5v电压至con端口。
153.如图5所示，三极管q3为导通状态，此时继电器吸合，线路3
‑
5导通，线路4
‑
7导通，此时输入电源lin
‑
lout导通，nin
‑
nout导通，电机正常工作于220v电压下。
154.当输入电压是110v/60hz(ud)时，通过整流电路得到155v直流电压(vdc2＝ud*根号2)，经过分压得到1.19v电压(u ＝vdc2*(r6/(r6 r3)))，此时比较器输入电压负极电压大于正极电压，比较器con端口输出为0v，图5中q3三极管不导通，继电器处于释放状态，此时线路3
‑
6导通，线路4
‑
8导通，电机工作在110电压下。
155.如图6所示，电机针对不用电压值，有不同的接线方式，220v电源使用一种接线方式，110v使用另外一种接线方式。
156.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。