一种轨道交通多电源输出设备制造技术

本发明专利技术涉及一种轨道交通的多输出电源设备

【技术实现步骤摘要】
一种轨道交通多电源输出设备


[0001]本专利技术涉及一种轨道交通多电源输出设备，所属的
为：弱电系统
、
多电压输出电源
、
电力设备检修维护与远程通信
。

技术介绍

[0002]在现有的轨道交通电力系统和通讯系统中，有大量需要用到弱电的场合，例如在隧道中的烟尘传感器
、
消防报警器
、
监控摄像头
、
报警装置等等
。
在现有的技术中，每一个设备都需要配备一个电源，存在电源分散
、
管理和维护困难等问题
。
[0003]上述设备电源通常处于隧道等恶劣的环境中，非常容易损坏，但工作及损坏情况无法由于缺乏通信及巡检不便，不能及时发现，目前采用的人工巡检方式，存在人力消耗大，效率低下且安全隐患巨大等问题
。
对地下轨道交通弱电设备电源进行远程实时通信和智能诊断，实现电源信息的及时反馈，能够大幅减少人力消耗，提高轨道交通运行效率和安全性，进一步提升经济效益
。
[0004]市场上目前已有多输出直流电源，常用
7805
芯片
、7812
芯片等电压转换芯片来进行电压之间的自适应转换
。
具体应用有手机和电脑充电设备中的
Type
‑
C
插口，在输入
220V
电源之后，能够经由降压调节器，根据外接负载设备的电压需求情况，自适应输出几种常见的电压，从而满足输出电压范围的输出电压需求
。
但这些多输出电压的电源并不具备通讯和智能自诊断功能，且不能满足有集中式管理的要求
。
[0005]本专利技术的意义在于，设计了一个能够通过与上位机通讯来实现电路监控
、
在电路出现故障时能够自动进行诊断和自动报警，同时又能满足弱电系统不同输出要求的多电平输出电源
。
附图说明
[0006]图1上位机通讯的分布式电源结构原理图；
[0007]图2为单片机到移位寄存器脉冲传递示意图；
[0008]图3为移位寄存器的基本结构；
[0009]图4为
LMR16020PDDA
模块输出电压原理图；
[0010]图5为实际电路中，图4情况1[0011]图6为实际电路中，图4情况2[0012]图7为实际电路中，图4情况3[0013]图8为与非门逻辑运算电路原理图；
[0014]图9为电压输出通道无触点开关的原理图；
[0015]图
10
为保护电路原理图；
具体实施方式
[0016]每一个多输出电源通过单片机
CPU
的控制能够产生
12
路独立的输出，从而满足不
同外接电路的输出电压要求
。
当外接电路所需的电压是直流电压时，多输出电源首先由单片机给定输出脉冲给移位寄存器，从而产生对应的电压值，之后通过多输出电源中所设计的电压和电流检测电路检测电压电流是否超出输出范围，当且仅当输出电压和电流在合适的范围内时，才会最终输出设定的电压
。
当外接电路所需的电压是交流电压时，则由上位机给定的信号通过多输出电源直接输出
24V
的交流电压
。
当电路本身出现短路等问题或在工作过程中出现故障，多输出电源通过比较器可以对输出电压电流进行监控，如果超出规定的输出范围那么就会直接中断对应这个电路的输出从而保护多输出电源不会损坏
。
[0017]对输出电压大小的控制实现方式如下
。
当外接电路所需的电压是直流电压时，本次多输出电源能够产生
5V
，
12V
，
24V
直流电压
。
这一功能是由上位机根据电压输出要求控制移位寄存器，通过移位寄存器产生不同数量的脉冲来控制输出电压的大小
。
具体的过程为：移位寄存器输出脉冲来控制无触点开关的导通，从而改变稳压器的电阻串并联关系，进一步使
R
FBB
的大小发生改变，电路结构如图
4。
[0018]输出电压的基本关系式为：
[0019]R
FBT
＝
102K
Ω
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0020][0021]第一种情况如图5，当无触点开关1和无触点开关2同时为导通状态时：
[0022]R
FBB
＝
R7||R
10
||R9＝
3.26K
Ω
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0023][0024]第二种情况如图4所示，当无触点开关2处于导通状态时：
[0025]R
FBB
＝
R7||R9＝
6.7108K
Ω
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0026][0027]第三种情况如图5所示，当无触点开关1和无触点开关2同时处于关
[0028]断状态时：
[0029]R
FBB
＝
R7＝
18K
Ω
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0030][0031]电压运算之后的结果，通过图4中的
SW
端口输出，并参与后续运算
。
[0032]当外接电路所需的电压是交流电压时，则由单片机直接控制
AC24
所对应的通道导通，从而使
24V
交流电压能够在多输出电源的输出端口正常输出
。
[0033]对输出电压通道的控制实现方式如下
。
当外接电路所需的电压产生之后，单片机就可以根据外电路输出需要，产生相应的脉冲给移位寄存器
。
移位寄存器的信号在通过几
个非门和与非门的逻辑运算之后控制不同的
MOSFET
导通，从而实现选择对应的输出通道来将稳压变压器
SW
上产生的电压在多输出电源的输出端口输出
。
[0034]输出通道选择的逻辑运算电路如图
8。
[0035]对于移位寄存器的三个输出
QF
，
QG
，
QH
，首先
QF
和
QG
要通过一个非门从而能够得到
QF
和
QG
的相反电平
。
之后要经过与门的逻辑运算输出之后控制不同的通道输出直流电压
。
而如果要输出交流电压，就必须控制
QF
和
QG
都是低电平而
QH
输出高电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多输出电源，其特征在于，具体包含如下步骤：1）上位机通过无线通信与多输出电源连接的分布式电源结构，每一路多输出电源最多有
12
路电源输出，每一路电源输出可以自适应设备的电源电压，电源电压输出值可以为多种直流及交流多种电压形式
。2.2
）所述多输出电源模块，由单片机控制多个计数器实现多路电源芯片的输出电压形式
。
单片机根据需求的输出电压大小，发送不同脉冲数给该路输出控制的移位寄存器，移位寄存器根据脉冲数，输出相应开关组合，控制电源芯片的电阻反馈通道，实现不同直流电压输出；或控制交流电源的开关直接输出
。3.
根据权利要求1所述的多输出电源，其特征在于：每一路输出能够输出
DC5V
，
DC12V
，
DC24V
和
AC24...

【专利技术属性】
技术研发人员：库婧文，房贝儿，王朝，张馨宝，盛楷，金诗妍，张宇华，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：