一种多功能输入输出安全电源的制作方法

1.本实用新型涉及电源，具体的说是涉及一种多功能输入输出安全电源。


背景技术：

2.随着工业技术的发展，现代化工业普遍使用工业自动化电气设备，由于工业类的电气设备安全系数比民用设备的安全系数低，并且在运行过程中，由于环境、气体、温度等所引起的人身安全事故电气火灾事故频繁发生，并且工业用电线路是常期暴露在室外的，则使用和空气氧化导致线路绝缘性能下降程度远远大于民用电线，且工业用电电源比民用电源高，则更容易发生电气火灾事故，而采用三相四线安全电源可有效避免和减少电气安全事故的发生，预防由线路、设备、环境带来的影响。
3.市面上现有的安全电源要么仅用于三相线路，要么用于单相线路，不能同时作为三相电源和单相电源进行切换。
4.而在安全电源使用过程中，如果操作人员不小心触碰到火线时很多情况下会构成回路，发生触电情况，因此，传统的安全电源需要改进。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题在于提供了一种多功能输入输出安全电源，设计该安全电源的目的是防止触电。
6.为解决上述技术问题，本实用新型通过以下方案来实现：本实用新型的一种多功能输入输出安全电源，包括：
7.输入切换部，输入端接入三相四线制市电，该输入切换部能够在三相电和单相电之间切换；
8.整流 pfc部，包括三组整流电路和三组pfc电路，每一组整流电路的后级电路连接一组pfc电路，所述输入切换部的输出端连接整流电路的输入端，交流电经整流电路、pfc电路后变换为直流电输出；
9.dc-dc高频隔离转换部，具有三组dc-dc高频转换电路，该三组dc-dc高频转换电路分别连接至所述pfc电路的输出端且三组dc-dc高频转换电路分别输出直流电；
10.逆变部，具有三组逆变电路，所述三组逆变电路分别连接所述三组dc-dc高频转换电路的输出端，使每一组逆变电路对应的连接有一组dc-dc高频转换电路，所述三组逆变电路将直流电逆变为交流正弦波输出；
11.输出切换部，连接所述三组逆变电路的输出端且将所述三组逆变电路所逆变后的电路通过多个继电器切换后输出为三相或单相。
12.进一步的，所述输入切换部是通过多个继电器对三相四线制市电切换成三相输入或单相输入。
13.更进一步的，所述输入切换部设有五个继电器，分别是：
14.继电器k1，其2端口接入r相线，其3端口接入第一整流电路d1，所述继电器k1的2端
口和所述继电器k1的3端口之间为切换开关；
15.继电器k2，其2端口接入s相线，其3端口接入第二整流电路d4；所述继电器k2的2端口和所述继电器k2的3端口之间为切换开关；
16.继电器k3，其2端口接入t相线，其3端口接入第三整流电路d7；所述继电器k3的2端口和所述继电器k3的3端口之间为切换开关；
17.继电器k4，其2端口接入t相线，其3端口接入s相线，所述继电器k4的2端口和所述继电器k4的3端口之间为切换开关；
18.继电器k5，其2端口接入s相线，其3端口接入r相线，所述继电器k5的2端口和所述继电器k5的3端口之间为切换开关。
19.更进一步的，所述第一整流电路d1的2脚接入三相四线制市电的n线，其3脚和其4脚之间连接第一pfc电路；
20.所述第二整流电路d4的2脚接入三相四线制市电的n线，其3脚和其4脚之间连接第二pfc电路；
21.所述第三整流电路d7的2脚接入三相四线制市电的n线，其3脚和其4脚之间连接第三pfc电路。
22.更进一步的，所述第一pfc电路、第二pfc电路和第三pfc电路结构相同，所述第一pfc电路包括一有极性电容c1、电感l1、mos晶体管q1、二极管d3以及有极性电容c2，所述有极性电容c1的正极连接至所述第一整流电路d1的3脚，其负极连接所述第一整流电路d1的4脚，所述第一整流电路d1的3脚还连接有电感l1，所述电感l1的另一端连接所述二极管d3的正极，所述二极管d3的正极和所述第一整流电路d1的4脚之间连接有所述mos晶体管q1，其中，所述第一整流电路d1的4脚连接至所述mos晶体管q1的源极，所述二极管d3的正极连接所述mos晶体管q1的漏极，所述二极管d3的负极和所述第一整流电路d1的4脚之间连接有所述有极性电容c2，其中，所述有极性电容c2的正极端接至所述二极管d3的负极，所述二极管d3的负极和所述第一整流电路d1的4脚之间连接一组dc-dc高频转换电路。
23.更进一步的，所述三组dc-dc高频转换电路结构相同；
24.其中，第一dc-dc高频转换电路包括mos晶体管q2、mos晶体管q3、mos晶体管q4、mos晶体管q5、高频隔离变压器l3、第四整流电路d2以及一有极性二极管c3；
25.所述mos晶体管q2的源极和所述mos晶体管q4的漏极连接，所述mos晶体管q2的漏极接至所述二极管d3的负极，所述mos晶体管q4的源极接至所述有极性电容c2的负极；
26.所述mos晶体管q3的源极和所述mos晶体管q5的漏极连接，所述mos晶体管q3的漏极接至所述二极管d3的负极，所述mos晶体管q5的源极接至所述有极性电容c2的负极；
27.所述高频隔离变压器l3的初级线圈两端分别连接至所述mos晶体管q2的源极和所述mos晶体管q4的漏极之间的节点上、所述mos晶体管q3的源极和所述mos晶体管q5的漏极之间的节点上；
28.所述高频隔离变压器l3的次级线圈的两端分别连接至所述第四整流电路d2的两个输入端，所述第四整流电路d2的两个输出端之间连接所述有极性二极管c3。
29.更进一步的，所述三组逆变电路结构相同，其中，第一组逆变电路包括mos晶体管q6、mos晶体管q7、mos晶体管q8、mos晶体管q9、电感l2和电容c4；
30.所述mos晶体管q6的源极和所述mos晶体管q8的漏极连接，所述mos晶体管q6的漏
极接至所述有极性二极管c3的正极，所述mos晶体管q8的源极接至所述有极性二极管c3的负极；
31.所述mos晶体管q7的源极和所述mos晶体管q9的漏极连接，所述mos晶体管q7的漏极接至所述有极性二极管c3的正极，所述mos晶体管q9的源极接至所述有极性二极管c3的负极；
32.所述mos晶体管q6的源极和所述mos晶体管q8的漏极之间的电路节点上连接所述电容c4的一端，所述电容c4的另一端连接所述电感l2的一端，所述电感l2的另一端接至所述mos晶体管q7的源极和所述mos晶体管q9的漏极之间的电路节点上。
33.相对于现有技术，本实用新型的有益效果是：本实用新型多功能输入输出安全电源可以根据客户使用现场调节，可以灵活使用三相电作为输入源，也可以使用单相电作为输入源。输出可以根据可以需要输出三相电或者单相电。大大提高了电源的使用环境复杂性。输入和输出主要电源部分经过了dc-dc高频隔离电源，客户使用时接触到输出一项火线将不会构成回路，大大降低客户使用触电几率，保证人身安全。
附图说明
34.图1为本实用新型安全电源的总原理图中的第一局部图。
35.图2为本实用新型安全电源的总原理图中的第二局部图。
36.图3为本实用新型安全电源的总电路图中的输入切换部和整流 pfc部的电路图。
37.图4为本实用新型安全电源的总电路图中的dc-dc高频隔离转换部的电路图。
38.图5为本实用新型安全电源的总电路图中的逆变部和输出切换部的电路图。
具体实施方式
39.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。显然，本实用新型所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
40.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
42.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间
未构成冲突就可以相互结合。
43.实施例1：本实用新型的具体结构如下：
44.请参照附图1-5，本实用新型的一种多功能输入输出安全电源，包括：
45.输入切换部1，输入端接入三相四线制市电，该输入切换部1能够在三相电和单相电之间切换；
46.整流 pfc部2，包括三组整流电路和三组pfc电路，每一组整流电路的后级电路连接一组pfc电路，所述输入切换部1的输出端连接整流电路的输入端，交流电经整流电路、pfc电路后变换为直流电输出；
47.dc-dc高频隔离转换部3，具有三组dc-dc高频转换电路，该三组dc-dc高频转换电路分别连接至所述pfc电路的输出端且三组dc-dc高频转换电路分别输出直流电；
48.逆变部4，具有三组逆变电路，所述三组逆变电路分别连接所述三组dc-dc高频转换电路的输出端，使每一组逆变电路对应的连接有一组dc-dc高频转换电路，所述三组逆变电路将直流电逆变为交流正弦波输出；
49.输出切换部5，连接所述三组逆变电路的输出端且将所述三组逆变电路所逆变后的电路通过多个继电器切换后输出为三相或单相。
50.本实施例的一种优选技术方案：所述输入切换部1是通过多个继电器对三相四线制市电切换成三相输入或单相输入。
51.本实施例的一种优选技术方案：所述输入切换部1设有五个继电器，分别是：
52.继电器k1，其2端口接入r相线，其3端口接入第一整流电路d1，所述继电器k1的2端口和所述继电器k1的3端口之间为切换开关；
53.继电器k2，其2端口接入s相线，其3端口接入第二整流电路d4；所述继电器k2的2端口和所述继电器k2的3端口之间为切换开关；
54.继电器k3，其2端口接入t相线，其3端口接入第三整流电路d7；所述继电器k3的2端口和所述继电器k3的3端口之间为切换开关；
55.继电器k4，其2端口接入t相线，其3端口接入s相线，所述继电器k4的2端口和所述继电器k4的3端口之间为切换开关；
56.继电器k5，其2端口接入s相线，其3端口接入r相线，所述继电器k5的2端口和所述继电器k5的3端口之间为切换开关。
57.本实施例的一种优选技术方案：所述第一整流电路d1的2脚接入三相四线制市电的n线，其3脚和其4脚之间连接第一pfc电路；
58.所述第二整流电路d4的2脚接入三相四线制市电的n线，其3脚和其4脚之间连接第二pfc电路；
59.所述第三整流电路d7的2脚接入三相四线制市电的n线，其3脚和其4脚之间连接第三pfc电路。
60.本实施例的一种优选技术方案：所述第一pfc电路、第二pfc电路和第三pfc电路结构相同，所述第一pfc电路包括一有极性电容c1、电感l1、mos晶体管q1、二极管d3以及有极性电容c2，所述有极性电容c1的正极连接至所述第一整流电路d1的3脚，其负极连接所述第一整流电路d1的4脚，所述第一整流电路d1的3脚还连接有电感l1，所述电感l1的另一端连接所述二极管d3的正极，所述二极管d3的正极和所述第一整流电路d1的4脚之间连接有所
述mos晶体管q1，其中，所述第一整流电路d1的4脚连接至所述mos晶体管q1的源极，所述二极管d3的正极连接所述mos晶体管q1的漏极，所述二极管d3的负极和所述第一整流电路d1的4脚之间连接有所述有极性电容c2，其中，所述有极性电容c2的正极端接至所述二极管d3的负极，所述二极管d3的负极和所述第一整流电路d1的4脚之间连接一组dc-dc高频转换电路；
61.所述第二pfc电路包括一有极性电容c5、电感l4、mos晶体管q10、二极管d6以及有极性电容c6，所述有极性电容c5的正极连接至所述第二整流电路d4的3脚，其负极连接所述第二整流电路d4的4脚，所述第二整流电路d4的3脚还连接有电感l4，所述电感l4的另一端连接所述二极管d6的正极，所述二极管d6的正极和所述第二整流电路d4的4脚之间连接有所述mos晶体管q10，其中，所述第二整流电路d4的4脚连接至所述mos晶体管q10的源极，所述二极管d6的正极连接所述mos晶体管q10的漏极，所述二极管d6的负极和所述第二整流电路d4的4脚之间连接有所述有极性电容c6，其中，所述有极性电容c6的正极端接至所述二极管d6的负极，所述二极管d6的负极和所述第二整流电路d4的4脚之间连接一组dc-dc高频转换电路；
62.所述第三pfc电路包括一有极性电容c9、电感l7、mos晶体管q19、二极管d9以及有极性电容c10，所述有极性电容c9的正极连接至所述第三整流电路d7的3脚，其负极连接所述第三整流电路d7的4脚，所述第三整流电路d7的3脚还连接有电感l7，所述电感l7的另一端连接所述二极管d9的正极，所述二极管d9的正极和所述第三整流电路d7的4脚之间连接有所述mos晶体管q19，其中，所述第三整流电路d7的4脚连接至所述mos晶体管q19的源极，所述二极管d9的正极连接所述mos晶体管q19的漏极，所述二极管d9的负极和所述第三整流电路d7的4脚之间连接有所述有极性电容c10，其中，所述有极性电容c10的正极端接至所述二极管d9的负极，所述二极管d9的负极和所述第三整流电路d7的4脚之间连接一组dc-dc高频转换电路。
63.本实施例的一种优选技术方案：所述三组dc-dc高频转换电路结构相同；
64.其中，第一dc-dc高频转换电路包括mos晶体管q2、mos晶体管q3、mos晶体管q4、mos晶体管q5、高频隔离变压器l3、第四整流电路d2以及一有极性二极管c3；
65.所述mos晶体管q2的源极和所述mos晶体管q4的漏极连接，所述mos晶体管q2的漏极接至所述二极管d3的负极，所述mos晶体管q4的源极接至所述有极性电容c2的负极；
66.所述mos晶体管q3的源极和所述mos晶体管q5的漏极连接，所述mos晶体管q3的漏极接至所述二极管d3的负极，所述mos晶体管q5的源极接至所述有极性电容c2的负极；
67.所述高频隔离变压器l3的初级线圈两端分别连接至所述mos晶体管q2的源极和所述mos晶体管q4的漏极之间的节点上、所述mos晶体管q3的源极和所述mos晶体管q5的漏极之间的节点上；
68.所述高频隔离变压器l3的次级线圈的两端分别连接至所述第四整流电路d2的两个输入端，所述第四整流电路d2的两个输出端之间连接所述有极性二极管c3。
69.第二dc-dc高频转换电路包括mos晶体管q11、mos晶体管q12、mos晶体管q13、mos晶体管q14、高频隔离变压器l6、第五整流电路d5以及一有极性二极管c7；
70.所述mos晶体管q11的源极和所述mos晶体管q13的漏极连接，所述mos晶体管q11的漏极接至所述二极管d6的负极，所述mos晶体管q13的源极接至所述有极性电容c2的负极；
71.所述mos晶体管q12的源极和所述mos晶体管q14的漏极连接，所述mos晶体管q12的漏极接至所述二极管d6的负极，所述mos晶体管q14的源极接至所述有极性电容c2的负极；
72.所述高频隔离变压器l6的初级线圈两端分别连接至所述mos晶体管q11的源极和所述mos晶体管q13的漏极之间的节点上、所述mos晶体管q12的源极和所述mos晶体管q14的漏极之间的节点上；
73.所述高频隔离变压器l6的次级线圈的两端分别连接至所述第五整流电路d5的两个输入端，所述第五整流电路d5的两个输出端之间连接所述有极性二极管c7。
74.第三dc-dc高频转换电路包括mos晶体管q20、mos晶体管q21、mos晶体管q22、mos晶体管q23、高频隔离变压器l9、第六整流电路d8以及一有极性二极管c11；
75.所述mos晶体管q20的源极和所述mos晶体管q22的漏极连接，所述mos晶体管q20的漏极接至所述二极管d6的负极，所述mos晶体管q22的源极接至所述有极性电容c2的负极；
76.所述mos晶体管q21的源极和所述mos晶体管q23的漏极连接，所述mos晶体管q21的漏极接至所述二极管d6的负极，所述mos晶体管q23的源极接至所述有极性电容c2的负极；
77.所述高频隔离变压器l9的初级线圈两端分别连接至所述mos晶体管q20的源极和所述mos晶体管q22的漏极之间的节点上、所述mos晶体管q21的源极和所述mos晶体管q23的漏极之间的节点上；
78.所述高频隔离变压器l9的次级线圈的两端分别连接至所述第六整流电路d8的两个输入端，所述第六整流电路d8的两个输出端之间连接所述有极性二极管c11。
79.本实施例的一种优选技术方案：所述三组逆变电路结构相同，其中，第一组逆变电路包括mos晶体管q6、mos晶体管q7、mos晶体管q8、mos晶体管q9、电感l2和电容c4；
80.所述mos晶体管q6的源极和所述mos晶体管q8的漏极连接，所述mos晶体管q6的漏极接至所述有极性二极管c3的正极，所述mos晶体管q8的源极接至所述有极性二极管c3的负极；
81.所述mos晶体管q7的源极和所述mos晶体管q9的漏极连接，所述mos晶体管q7的漏极接至所述有极性二极管c3的正极，所述mos晶体管q9的源极接至所述有极性二极管c3的负极；
82.所述mos晶体管q6的源极和所述mos晶体管q8的漏极之间的电路节点上连接所述电容c4的一端，所述电容c4的另一端连接所述电感l2的一端，所述电感l2的另一端接至所述mos晶体管q7的源极和所述mos晶体管q9的漏极之间的电路节点上。
83.第二组逆变电路包括mos晶体管q15、mos晶体管q16、mos晶体管q17、mos晶体管q18、电感l5和电容c8；
84.所述mos晶体管q15的源极和所述mos晶体管q17的漏极连接，所述mos晶体管q15的漏极接至所述有极性二极管c7的正极，所述mos晶体管q17的源极接至所述有极性二极管c7的负极；
85.所述mos晶体管q16的源极和所述mos晶体管q18的漏极连接，所述mos晶体管q16的漏极接至所述有极性二极管c7的正极，所述mos晶体管q18的源极接至所述有极性二极管c7的负极；
86.所述mos晶体管q15的源极和所述mos晶体管q17的漏极之间的电路节点上连接所述电容c8的一端，所述电容c8的另一端连接所述电感l5的一端，所述电感l5的另一端接至
所述mos晶体管q16的源极和所述mos晶体管q18的漏极之间的电路节点上。
87.第三组逆变电路包括mos晶体管c24、mos晶体管c25、mos晶体管c26、mos晶体管c27、电感l8和电容c12；
88.所述mos晶体管c24的源极和所述mos晶体管c26的漏极连接，所述mos晶体管c24的漏极接至所述有极性二极管c11的正极，所述mos晶体管c26的源极接至所述有极性二极管c11的负极；
89.所述mos晶体管c25的源极和所述mos晶体管c27的漏极连接，所述mos晶体管c25的漏极接至所述有极性二极管c11的正极，所述mos晶体管c27的源极接至所述有极性二极管c11的负极；
90.所述mos晶体管c24的源极和所述mos晶体管c26的漏极之间的电路节点上连接所述电容c12的一端，所述电容c12的另一端连接所述电感l8的一端，所述电感l8的另一端接至所述mos晶体管c25的源极和所述mos晶体管c27的漏极之间的电路节点上。
91.本实施例的一种优选技术方案：所述输出切换部5包括五组继电器，分别是：
92.继电器k6，其2端口接入u相线，其3端口接至所述电感l2和所述电容c4之间的电路节点上，所述继电器k6的2端口和所述继电器k6的3端口之间为切换开关；
93.继电器k7，其2端口接入v相线，其3端口接至所述电感l5和所述电容c8之间的电路节点上，所述继电器k7的2端口和所述继电器k7的3端口之间为切换开关；
94.继电器k8，其3端口接入w相线，其2端口接至所述电感l8和所述电容c12之间的电路节点上，所述继电器k8的2端口和所述继电器k8的3端口之间为切换开关；
95.继电器k9，其2端口接至u相线，其3端口接至v相线，所述继电器k9的2端口和所述继电器k9的3端口之间为切换开关；
96.继电器k10，其2端口接至v相线，其3端口接至w相线，所述继电器k10的2端口和所述继电器k10的3端口之间为切换开关。
97.以上实施例1中，所有输入端的n线互接，所述输出端的n线互接。输入切换部1、整流 pfc部2、dc-dc高频隔离转换部3、逆变部4和输出切换部5均与控制器连接，控制器控制输入切换部1、整流 pfc部2、dc-dc高频隔离转换部3、逆变部4和输出切换部5的工作。
98.实施例2：
99.市电输入端三相四线制，输入n线直接相连，三相r s t经过继电器切换输入到整流和pfc电路变换为直流送到dc dc高频隔离转换电路，转换后直流分别送到逆变u相、逆变v相、逆变w相，逆变为交流正弦波输出，经过继电器切换后输出。
100.当客户输入要使用三相电时，控制器控制relay1 relay2 relay3继电器闭合，relay4和relay5不闭合，此时使用三相电输入。
101.当客户输入要使用单相电时，控制器控制relay1 relay2 relay3 relay4 relay5都同时闭合，此时输入三相火线并联，此时输入端任意接一组单相交流电即可使用。
102.当客户输出要使用三相电时，控制器控制relay6 relay7 relay8继电器闭合，relay9和relay10不闭合，控制器控制逆变u相和v相和w相相位相差120度，此时输出端为三相输出，客户接输出三相端子带三相设备即可使用。
103.当客户输出要使用单相电时，控制器控制relay6 relay7 relay8 relay9 relay10继电器都闭合，控制器控制逆变u相和v相和w相相位差0度，此时输出端子三相火线
为并联，输出为单相，客户在输出端任意接一组输出即可带单相负载使用。
104.实施例3：
105.输入输出使用的切换元件包含继电器，接触器，半导体切换元件中的一种。整流pfc部分包含boost,无桥pfc电路中的一种。dc-dc隔离部分包含推挽、半桥、llc谐振电路中的一种。逆变部分包含半桥、全桥、6桥电路中的一种。
106.综上所述，本实用新型多功能输入输出安全电源可以根据客户使用现场调节，可以灵活使用三相电作为输入源，也可以使用单相电作为输入源。输出可以根据可以需要输出三相电或者单相电。大大提高了电源的使用环境复杂性。输入和输出主要电源部分经过了dc-dc高频隔离电源，客户使用时接触到输出一项火线将不会构成回路，大大降低客户使用触电几率，保证人身安全。
107.以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。