一种用于自动化控制器的交直流双电源及其使用方法与流程

1.本发明涉及电源领域，特别是关于一种用于自动化控制器的交直流双电源及其使用方法。


背景技术：

2.随着经济水平的提高，人们对电力的需求日渐呈现规范化和多元化的趋势，对供电可靠性提出了更高的要求。与此同时，随着科技的发展，对于自动化控制器装置的功能和性能也提出了更高的要求。
3.然而，目前市场上的自动化控制器装置采用的电源只支持一路交流或直流输入，且输出电压不稳定，使得自动化控制器装置的安全运行和控制存在失电的隐患。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够使得自动化控制器装置安全运行的用于自动化控制器的交直流双电源及其使用方法。
5.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一方面，提供一种用于自动化控制器的交直流双电源，包括第一电源输入模块、第二电源输入模块、第一电源输出模块和第二电源输出模块；
6.所述第一电源输入模块用于将外部输入的一路交直流电压信号处理后通过所述第一电源输出模块转换为用于自动化控制器内部回路的直流电压，或者通过所述第二电源输出模块转换为用于自动化控制器外部回路的直流电压；
7.所述第二电源输入模块用于将外部输入的另一路交直流电压信号处理后通过所述第一电源输出模块转换为用于自动化控制器内部回路的直流电压，或者通过所述第二电源输出模块转换为用于自动化控制器外部回路的直流电压。
8.进一步地，该交直流双电源还包括告警模块；
9.所述告警模块用于当所述第一电源输入模块、第二电源输入模块、第一电源输出模块或第二电源输出模块的任一出现故障时，输出电源故障告警信号。
10.进一步地，所述第一电源输入模块包括第一保护电路模块、第一瞬变滤波电路模块、第一整流模块、第一开关电源芯片和第一高频变压器；
11.所述第一保护电路模块用于对所述第一电源输入模块所在的电路进行保护；
12.所述第一瞬变滤波电路模块用于对外部输入的交直流电压信号的电磁噪声和杂波信号进行抑制；
13.所述第一整流模块用于对所述第一瞬变滤波电路模块瞬变滤波后的交直流电压信号进行整流；
14.所述第一开关电源芯片用于控制所述第一高频变压器的输入电压；
15.所述第一高频变压器用于基于所述第一开关电源芯片的控制，提供整流后的直流电压。
16.进一步地，所述第二电源输入模块包括第二保护电路模块、第二瞬变滤波电路模块和第二整流模块；
17.所述第二保护电路模块用于对所述第二电源输入模块所在的电路进行保护；
18.所述第二瞬变滤波电路模块用于对外部输入的交直流电压信号的电磁噪声和杂波信号进行抑制；
19.所述第二整流模块用于对所述第二瞬变滤波电路模块瞬变滤波后的交直流电压信号进行整流。
20.进一步地，所述第一电源输出模块包括第二开关电源芯片、第二高频变压器和滤波模块；
21.所述第二开关电源芯片用于控制所述第二高频变压器的输入电压；
22.所述第二高频变压器用于基于第二开关电源芯片的控制，将所述第一高频变压器提供的直流电压或所述第二整流模块整流后的直流电压转化为所需的直流电压；
23.所述滤波模块用于对转化得到的直流电压进行滤波，输出路用于自动化控制器内部回路的直流电压。
24.进一步地，所述滤波模块包括第一滤波模块和第二滤波模块；
25.所述第一滤波模块用于对转化得到的直流电压进行滤波，输出一路用于自动化控制器内部回路的直流电压；
26.所述第二滤波模块用于对转化得到的直流电压进行滤波，输出另一路用于自动化控制器内部回路的直流电压。
27.进一步地，所述第二电源输出模块包括第三开关电源芯片、第三高频变压器和第三滤波模块；
28.所述第三开关电源芯片用于控制所述第三高频变压器的输入电压；
29.所述第三高频变压器用于基于所述第三开关电源芯片的控制，将所述第一高频变压器提供的直流电压或所述第二整流模块整流后的直流电压转化为所需的直流电压；
30.所述第三滤波模块用于对转化得到的直流电压进行滤波，输出用于自动化控制器外部回路的直流电压。
31.进一步地，所述第一滤波模块、第二滤波模块和第三滤波模块均采用lc滤波器。
32.进一步地，所述第一滤波模块输出用于自动化控制器内部回路的5v直流电压，所述第二滤波模块输出用于自动化控制器内部回路的24v直流电压，所述第三滤波模块输出用于自动化控制器外部回路的24v直流电压。
33.另一方面，提供一种用于自动化控制器的交直流双电源的使用方法，包括：
34.当外部的两路交直流电压信号输入正常时，一路交直流电压信号通过第一电源输入模块，另一路交直流电压信号通过第二电源输入模块后，两路输入电源并联运行，通过第一电源输出模块输出用于自动化控制器内部回路的两路直流电压，通过第二电源输出模块用于自动化控制器外部回路的一路直流电压；
35.当某一路交直流电压信号失电时，另一路交直流电压信号正常运行，通过第一电源输出模块输出用于自动化控制器内部回路的两路直流电压，通过第二电源输出模块用于自动化控制器外部回路的一路直流电压。
36.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
37.1、本发明由于设置有第一电源输入模块、第二电源输入模块、第一电源输出模块和第二电源输出模块，采用两种方式对输入的输入的交直流电源信号进行处理，当输入的交直流电源失电时也可保证自动化控制器的正常稳定运行，可以为配电、石油、化工、冶金、矿山、水利、电力、等工矿企业运行的控制器装置提供更安全可靠的供电。
38.2、本发明的交直流双电源能够支持各种类型的自动化控制器装置，可以满足自动化控制器装置供电可靠性的需求。
39.3、本发明由于设置有滤波模块，能够去除不需要的谐波，减小电流的脉动，使电流更加平滑，达到输出电压基本保持稳定。
40.综上所述，本发明可以广泛应用于电源领域中。
附图说明
41.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
42.图1是本发明一实施例提供的交直流双电源的结构示意图。
具体实施方式
43.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
44.应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
45.尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
46.本发明实施例提供的用于自动化控制器的交直流双电源及其使用方法，将外部输入的两路ac220v/dc220v交直流电源，转换为一路5v直流电源，两路24v直流电源，分别为自动化控制器的内部回路和外部回路提供5v和24v电源，任意一路输入电源或输出电源故障时，均可输出电源故障告警信号。外部的两路ac220v/dc220v交直流电源输入独立运行，当任何一路交直流电源失电时，另一路均能保证自动化控制器的正常运行，外部24v和内部
24v以及内部5v电源的也能正常供电。
47.实施例1
48.如图1所示，本实施例提供一种用于自动化控制器的交直流双电源，包括第一电源输入模块1、第二电源输入模块2、第一电源输出模块3和第二电源输出模块4。
49.第一电源输入模块1用于将外部输入的一路交直流电压信号(ac220v/dc220v)处理后通过第一电源输出模块3转换为用于自动化控制器内部回路的两路直流电压，或者通过第二电源输出模块4转换为用于自动化控制器外部回路的一路直流电压。
50.第二电源输入模块2用于将外部输入的另一路交直流电压信号(ac220v/dc220v)处理后通过第一电源输出模块3转换为用于自动化控制器内部回路的两路直流电压，或者通过第二电源输出模块4转换为用于自动化控制器外部回路的一路直流电压。
51.需要说明的是，外部输入的两路交直流电压信号均是独立运行的。
52.在一个优选的实施例中，交直流双电源还包括告警模块，用于当第一电源输入模块1、第二电源输入模块2、第一电源输出模块3或第二电源输出模块4的任一出现故障时，输出电源故障告警信号。
53.在一个优选的实施例中，第一电源输入模块1包括第一保护电路模块11、第一瞬变滤波电路模块12、第一整流模块13、第一开关电源芯片14和第一高频变压器15，第一保护电路模块11依次通过第一瞬变滤波电路模块12、第一整流模块13和第一开关电源芯片14连接第一高频变压器15。
54.第一保护电路模块11用于对第一电源输入模块1所在的电路进行保护。
55.第一瞬变滤波电路模块12用于对外部输入的交直流电压信号的电磁噪声和杂波信号进行抑制，防止对第一电源输入模块1的干扰，同时也防止第一电源输入模块1本身产生的高频杂波对电网的干扰。
56.第一整流模块13用于对第一瞬变滤波电路模块12瞬变滤波后的交直流电压信号进行整流，得到较为纯净的直流电压。
57.第一开关电源芯片14用于控制第一高频变压器15的输入电压。
58.第一高频变压器15用于基于第一开关电源芯片14的控制，提供整流后的直流电压，以起到隔离的作用。
59.在一个优选的实施例中，第二电源输入模块2包括第二保护电路模块21、第二瞬变滤波电路模块22和第二整流模块23，第二保护电路模块21通过第二瞬变滤波电路模块22连接第二整流模块23。
60.第二保护电路模块21用于对第二电源输入模块2所在的电路进行保护。
61.第二瞬变滤波电路模块22用于对外部输入的交直流电压信号的电磁噪声和杂波信号进行抑制，防止对第二电源输入模块2的干扰，同时也防止第二电源输入模块2本身产生的高频杂波对电网的干扰。
62.第二整流模块23用于对第二瞬变滤波电路模块22瞬变滤波后的交直流电压信号进行整流，得到较为纯净的直流电压。
63.在一个优选的实施例中，第一电源输出模块3包括第二开关电源芯片31、第二高频变压器32、第一滤波模块33和第二滤波模块34，第二开关电源芯片31的一端并联连接第一高频变压器15和第二整流模块23，第二开关电源芯片31的另一端通过第二高频变压器32并
联连接第一滤波模块33和第二滤波模块34。
64.第二开关电源芯片31用于控制第二高频变压器32的输入电压。
65.第二高频变压器32用于基于第二开关电源芯片31的控制，将第一高频变压器15提供的直流电压或第二整流模块23整流后的直流电压转化为所需的5v直流电压和24v直流电压。
66.第一滤波模块33用于对转化得到的5v直流电压进行滤波，输出用于自动化控制器内部回路的5v直流电压。
67.第二滤波模块34用于对转化得到的24v直流电压进行滤波，输出用于自动化控制器内部回路的24v直流电压。
68.在一个优选的实施例中，第二电源输出模块4包括第三开关电源芯片41、第三高频变压器42和第三滤波模块43，第三开关电源芯片41的一端并联连接第一高频变压器15和第二整流模块23，第三开关电源芯片41的另一端通过第三高频变压器42连接第三滤波模块43。
69.第三开关电源芯片41用于控制第三高频变压器42的输入电压。
70.第三高频变压器42用于基于第三开关电源芯片41的控制，将第一高频变压器15提供的直流电压或第二整流模块23整流后的直流电压转化为所需的24v直流电压。
71.第三滤波模块43用于对转化得到的24v直流电压进行滤波，输出用于自动化控制器外部回路的24v直流电压。
72.在一个优选的实施例中，当有雷击产生高压经电网导入电源时，第一保护电路模块11和第二保护电路模块21均能够对所在的电路进行保护。第一保护电路模块11和第二保护电路模块21内均设置有第一共模电感和压敏电阻。其中，第一共模电感用于滤除共模干扰信号影响后级电路以及滤除后级电路产生的电磁干扰影响电网；压敏电阻用于进行瞬态电压保护，当出现压敏电阻本身的阈值大于外部给予它的电压时，电路中的电流流动值很小，它本身的阀门则相当于一个不能工作的阀门，当电压增大时，电路中的电阻值减少，电流从而增加，减小电压对电路的影响。具体地，压敏电阻可以采用型号为471kd14的压敏电阻。
73.在一个优选的实施例中，第一瞬变滤波电路模块12和第二瞬变滤波电路模块22均设置有热敏电阻、x电容和第二共模电感。其中，热敏电阻用于进行瞬态电压保护，当出现热敏电阻本身的阈值大于外部给予它的电压时，电路中的电流流动值很小，它本身的阀门就会相当于一个不能工作的阀门，当电压增大时，电路中的电阻值减少，电流从而增加，减小电压对电路的影响；x电容用于对差模干扰起到滤波的作用；第二共模电感，一是用于滤除共模干扰信号影响后级电路以及滤除后级电路产生的电磁干扰影响电网。具体地，热敏电阻可以采用型号为mf71 10d-20的热敏电阻。
74.在一个优选的实施例中，第一整流模块13和第二整流模块23均可以采用型号为gbu410的整流桥。
75.在一个优选的实施例中，第一开关电源芯片14、第二开关电源芯片31和第三开关电源芯片41均可以采用型号为top258yn的开关电源芯片。
76.在一个优选的实施例中，第一滤波模块33、第二滤波模块34和第三滤波模块43均可以采用lc滤波器。
77.实施例2
78.本实施例提供一种用于自动化控制器的交直流双电源的使用方法，包括以下步骤：
79.1)当外部的两路交直流电压信号输入正常时，一路交直流电压信号通过第一电源输入模块1，另一路交直流电压信号通过第二电源输入模块2后，两路输入电源并联运行，通过第一电源输出模块3输出用于自动化控制器内部回路的两路直流电压，通过第二电源输出模块4用于自动化控制器外部回路的一路直流电压。
80.2)当某一路交直流电压信号失电时，另一路交直流电压信号正常运行，通过第一电源输出模块3输出用于自动化控制器内部回路的两路直流电压，通过第二电源输出模块4用于自动化控制器外部回路的一路直流电压，以保证自动化控制器的正常运行。
81.上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。