【奖励800kcb】请帮助设计一防倒灌电路
warmonkey2009/06/21电子技术 IP:广东
给逆变器用的,用来在电池和外接电源间切换。
输入1在10-14V之间,输入2为12V,负载电流6A。
要求
1.当接入输入2时,输入2给负载供电,且电流不能流回输入1。如果没有接入输入2,就由输入1供电。不接入是指输入端悬空。
2.切换时间小于1ms。(要达到在线式UPS的指标……)
3.在使用输入1时,最大损耗小于0.8W。(原来是0.5W,现在降低点要求)在使用输入2时,小于5W。
4.不能用不常见元件(至少要在Taobao能买到),例如IRF3205属于常见元件,而LM338不是。这个也不严格,只要有好想法,都可以。
5.用直插器件制作时,体积不大于3×2×2cm(长宽高),这个要求不严格,就是大概估计一下,也就是说,只要尺寸不夸张均可以接受。

提示:在输入1上不能用二极管,可能得用MOS做

我会对较为合理的方案先奖励200kcb,并且进行试验,并且会对最好方案奖励800kcb.希望大家踊跃参与

(修改了要求)
来自:电子信息 / 电子技术
57
已屏蔽 原因:{{ notice.reason }}已屏蔽
{{notice.noticeContent}}
~~空空如也
潜伏者
15年7个月前 IP:未同步
112257
LZ是不是要给笔记本做外置电池盒?
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jrcsh
15年7个月前 IP:未同步
112280
引用楼主warmonkey于2009-06-21 22:17发表的 请帮助设计一防倒灌电路 :
给逆变器用的,用来在电池和外接电源间切换。
输入1在10-14V之间,输入2为12V,负载电流6A。
要求
1.当接入输入2时,输入2给负载供电,且电流不能流回输入1。如果没有接入输入2,就由输入1供电。不接入是指输入端悬空。
2.切换时间小于5ms。
.......



好象有个垃圾时钟IC 的切换电源的功能
-1
科创币
warmonkey
2009-06-21
灌水……时钟IC肯定用不上
+1
科创币
kangyuhelf2
2009-06-21
这个不用扣分呃。
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天狼晓月
15年7个月前 IP:未同步
112300
LM338属于常见元件。

继电器不合格?MOS恐怕会让你失望呵呵。

这个电路就是一电压选择电路。电流比较大,并且逆变电路是感性电路,基本可以不考虑MOS管切换选择电路。乱七八糟的电子电路根本没有必要,普通家用后备式UPS的停电电瓶逆变选择电路就是用继电器来实现的。

最简单的电路是继电器电路。

小型继电器 250V 10A的很多见,同时具有一组常开和常闭的也非常容易买到。5ms的动作时间对于小型继电器来说也不是问题。电路完全可以选用12V工作电压。10A触点电流的普通小型直流继电器。

如果真想改进,那么把这个电路中的继电器改为光耦,用来驱动带有下拉电阻的MOS管也是可以的。只不过光耦动作的时候一个MOS的上拉电阻起作用另一个MOS的下拉电阻起作用。但是整体电路会变的复杂太多,MOS需要加吸收电路,由于MOS的内置吸收二极管的存在,还需要再加一套隔离电路。 6A的电流下,不是机械触点,其他单向元件损耗都非常大。

下个帖子附图。
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天狼晓月
15年7个月前 IP:未同步
112302
12V电瓶供电时的状态。
12V电瓶.jpg

10~-14V电源接入时的状态。
电源接入.jpg


注:电阻和继电器参数是我随便选的,仿真通过。但实际应用中要调整参数使得10V电压时继电器能正常吸合。

当然也可以将输入电源和12V电瓶的位置对调,也不失为一个好办法。


至于非继电器电路,等待高人设计,吾辈技止于此,提供个思路供参考,呵呵。
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天狼晓月
15年7个月前 IP:未同步
112303
看错逻辑关系了。直接对调上图的两组电源的电压即可。

另外:电瓶的放电电压为:10.5V~14.4V之间。并不是一个稳定电压。
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jrcsh
15年7个月前 IP:未同步
112325
~~  我又想起了 339 ~~~~
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warmonkey作者
15年7个月前 IP:未同步
112510
希望大家帮忙啊啊啊
补上奖励
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black
15年7个月前 IP:未同步
112570
感觉使用继电器的话电路会比较简单,再加上一个放大三极管应该会得到较好的效果。
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TUNGUSKA
15年7个月前 IP:未同步
112580
功耗要求严格,用MOS恐怕很难实现。
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fleefly
15年7个月前 IP:未同步
112622
未命名.jpg
+100
科创币
warmonkey
2009-06-22
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潜伏者
15年7个月前 IP:未同步
112628
好像有问题!
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fleefly
15年7个月前 IP:未同步
112642
这样呢?
未命名.jpg
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潜伏者
15年7个月前 IP:未同步
112648
这样貌似可以,没仔细看。但是响应时间是否能达到就不得而知了。给你个建议最好不要再低压电源上串二极管,一来有压降,而来发热Q=0.6乘以电流。让效率降低,如果非要用建议放弃硅管,选择锗管。压降低,损耗少、
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TUNGUSKA
15年7个月前 IP:未同步
112666
左边的MOS全当二极管用,为什么不直接用二极管。
这电路可以简化为P MOS*1,共阴肖特基*1,电阻*1即可,但功耗大,不符合楼主要求的0.5W以下。
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正版hambaby
15年7个月前 IP:未同步
112859
尽信书不如无书
引用第13楼yslovedd于2009-06-22 22:25发表的  :
……
如果非要用建议放弃硅管,选择锗管。压降低,损耗少、


在现代的观点来看,锗管根本没有什么优势可言。

作为开关元件,其饱和C-E压降一点都不低,随便找几只3AD6、3AD30、3AD18测试一下就知道上当了。

允许的极限结温只有90℃,对于散热的要求十分苛刻。

如果有人按照废杂铜的价格给我推销3AD6、3AD30、3AD18,我也不会要的。
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正版hambaby
15年7个月前 IP:未同步
112865
给楼主一点提示,全固态半导体电路未必是正确的思考方向。

有一种很省电的器件名曰『磁保持继电器』,仅仅是NO/NC状态翻转瞬间线圈耗电,保持状态是不需要电源供应的。
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fleefly
15年7个月前 IP:未同步
112876
不能直接用二极管取代MOS管,这个MOS管是为了低的Rds,
另一边允许有5W的热耗,所以可以直接串一个二极管.
+100
科创币
warmonkey
2009-06-23
符合要求
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天狼晓月
15年7个月前 IP:未同步
113305
楼主达人~工业级同类要求产品也达不到您的1ms切换时间要求,这种电流+带感抗的条件下1ms除了山寨工厂可以吹出来,不能做出来.... [s:248]  [s:94]
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天狼晓月
15年7个月前 IP:未同步
113316
刚看到楼主留言。一个电感并联一个电容,得到的结果是电路呈现为感性+容性,而不是电容大了就显容性电感大了就显感性呵呵。

MOS的原理图上您也看到了,本身带一个保护二极管是和正电流反方向的,这就导致在电路中他在关断的时候并不能阻止电流倒流,必须再加入二极管。在6A的情况下普通二极管消耗的功率为 0.6V(结压降)X6A=3.6W。换肖特基也仍然要消耗1.2W以上。这在电瓶供电的电路中会对整体效率影响很大。

您做UPS,商业成熟电路的家用级别高档一些的后备UPS,最低参数也只是切换时间2~10ms,然而用继电器来切换两路电源是很有必要的,原因是MOS管存在击穿或断路的极大可能性。因为从AC电路里串入的杂波尖峰脉冲过电压雷击过电压直接雷击等问题都必须考虑到,如果MOS击穿则会发生14V DC电压直接给电池持续长时间过充电的情况发生。而继电器则是物理隔离。目前来说相同电流/冲击电流/耐压等级的MOS管比继电器要便宜的多。UPS不采用MOS管,并不是为了降低成本。

要求0ms或1ms,只有在线式UPS能做到。因为在线式UPS其实是将交流电整流成直流后给UPS供电,UPS在给电池充电的同时本身在持续逆变工作,根本就是停不停电都在工作。
+200
科创币
warmonkey
2009-06-23
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天狼晓月
15年7个月前 IP:未同步
113319
又看到了楼主的用途。楼主不如直接打开示波器看一下电路,有些示波器的供电是单路单电压,如果正好是12V,就好办的多了,跳过电源电路给他提供稳压12V就可以了。如果是别的单路电压也比较容易处理。但是多路可能就比较麻烦了,还是逆变电路比较合适。
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天狼晓月
15年7个月前 IP:未同步
113320
另:LM338这个东西,5A大功率稳压IC,taobao上至少有20家以上有卖.....

我们本地市场也好多家都有卖......
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jrcsh
15年7个月前 IP:未同步
113342
科创币:-1(warmonkey) 灌水……时钟IC肯定用不上





aaaa.jpg



1302 是不是有自动切换电源的功能  


我的方法 不合用也不要说我  灌水 [s:248]
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jrcsh
15年7个月前 IP:未同步
113347
339  2路电压谁高用谁或  优先用其中一路  怎么样放大不关我事
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fleefly
15年7个月前 IP:未同步
113348
有一点不同意见:
第二个MOS管不能省,当输入1的电压高时(比如14V),即使第一个MOS关断,由于寄生的二极管的作用,
电流还是会从输入1流出来,
两个NPN管也最好不要省,如果选的MOS管的Vgs阈值电压比较高还好,如果很低,当1电压高时可能会误导通。
未命名.jpg
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潜伏者
15年7个月前 IP:未同步
113353
原来楼主是想做UPS,早说呀!还做什么,我家这边有个旧货市场,什么样的都有。
如果楼只是想在制作中找乐趣,那么我明天去看看给您老人家抄一个就OK了!
[s:245]
一开始我还以为是要做笔记本外接电源呢!还有响应时间没必要那么高!市电是50赫兹,只要小于50赫兹就行了。
对了电流要求怎么那么小?才6A     6乘以12等于72瓦,还是最高估计,楼主想用来做什么?
我给电磁木仓供电的494推挽电路都能轻松点亮60w的白炽灯。一会儿给你上个图。
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潜伏者
15年7个月前 IP:未同步
113355
图来了 YS(133).jpg
YS(134).jpg
YS(132).jpg
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warmonkey作者
15年7个月前 IP:未同步
113942
我再改下要求把,讲清楚:
在线式UPS如何在对电池充电的时候,同时对逆变电路供电的。
也可以拿800kcb

我记得好像就是用半导体器件实现的
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潜伏者
15年7个月前 IP:未同步
114072
引用第27楼warmonkey于2009-06-24 18:46发表的  :
我再改下要求把,讲清楚:
在线式UPS如何在对电池充电的时候,同时对逆变电路供电的。
也可以拿800kcb

我记得好像就是用半导体器件实现的



不是说了吗!什么样的都有,只是你要正弦波的电路复杂!估计我一个月也画不完。山特原装进口,单位换下的,120v输入(电瓶十串)在路试!稳定输出2000W,瞬间峰值3200W,绝对的50HZ正弦波!

楼主的要求提高了,但是酬金没涨!貌似不符合逻辑。

真正能靠自己的研究作出50HZ正弦波的也是属于强人序列了!
我看过那个山特的电路板,绝对复杂!大小集成块笔笔皆是,而且还有部分电容电阻贴片,且保护功能全面。大小犹如电脑主机箱(标准机箱)

补上一句:我看那个电路好像把电源的切换控制引入了IC
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潜伏者
15年7个月前 IP:未同步
114073
至于我自己的那个的确是方波,毕竟我用的地方没有太高要求。是交流就行。
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jrcsh
15年7个月前 IP:未同步
114175
引用第27楼warmonkey于2009-06-24 18:46发表的  :
我再改下要求把,讲清楚:
在线式UPS如何在对电池充电的时候,同时对逆变电路供电的。
也可以拿800kcb

我记得好像就是用半导体器件实现的



UPS ~~~~日    

UPS     有多种模试可选  你选的哪个是最无了的  

也就是   不管有没市电都由电池供电


市电有电当然可以一路冲电 一路去电池输出
在省点元件  直接吧自己单向输出到 输出哪
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mass_lynnxy
15年7个月前 IP:未同步
114209
用PWM输出,正弦波20~100Hz还是比较容易的。谐波含量可以控制在3%以下。

引用第28楼yslovedd于2009-06-24 21:08发表的  :



不是说了吗!什么样的都有,只是你要正弦波的电路复杂!估计我一个月也画不完。山特原装进口,单位换下的,120v输入(电瓶十串)在路试!稳定输出2000W,瞬间峰值3200W,绝对的50HZ正弦波!

.......
引用
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hamdad
15年7个月前 IP:未同步
114212
引用第27楼warmonkey于2009-06-24 18:46发表的  :
我再改下要求把,讲清楚:
在线式UPS如何在对电池充电的时候,同时对逆变电路供电的。
也可以拿800kcb

我记得好像就是用半导体器件实现的


800文悬赏没有兴趣,建议楼主找几本关于UPS的本本自己学习下,印象更加深刻。

本人曾经在广东某民营UPS制造企业工作过一段时间,公司生产的在线UPS,主控板部分,1KW~20KW是完全一样的,只是个别阻容元件数值的差别。
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hamdad
15年7个月前 IP:未同步
114213
引用第31楼mass_lynnxy于2009-06-25 01:29发表的  :
用PWM输出,正弦波20~100Hz还是比较容易的。谐波含量可以控制在3%以下。



山特早期的在线正弦波UPS经典电路,PWM部分三角波频率设计为10KHz,输出低通滤波器,实际是利用输出变压器的漏感和并联的电容构成。

纯电阻负载情况下用示波器直接看输出电压波形,十分漂亮,失真度没有测量过。当输出滤波电容故障开路以后,波形就非常恐怖了,常见故障,换电容解决之。
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天狼晓月
15年7个月前 IP:未同步
114257
如果设备用的是开关电源,完全可以输入300~320V直流电压。
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潜伏者
15年7个月前 IP:未同步
114305
看我那个体积10、3、1.8,就有60w的方波稳定输出。的确是太简单了,用自激升压都行。
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拔刀斋
15年7个月前 IP:未同步
114450
两个MOS反串联就解决反向二极管的问题了(锂电保护)
引用第19楼天狼晓月于2009-06-23 20:23发表的  :
刚看到楼主留言。一个电感并联一个电容,得到的结果是电路呈现为感性+容性,而不是电容大了就显容性电感大了就显感性呵呵。

MOS的原理图上您也看到了,本身带一个保护二极管是和正电流反方向的,这就导致在电路中他在关断的时候并不能阻止电流倒流,必须再加入二极管。在6A的情况下普通二极管消耗的功率为 0.6V(结压降)X6A=3.6W。换肖特基也仍然要消耗1.2W以上。这在电瓶供电的电路中会对整体效率影响很大。

您做UPS,商业成熟电路的家用级别高档一些的后备UPS,最低参数也只是切换时间2~10ms,然而用继电器来切换两路电源是很有必要的,原因是MOS管存在击穿或断路的极大可能性。因为从AC电路里串入的杂波尖峰脉冲过电压雷击过电压直接雷击等问题都必须考虑到,如果MOS击穿则会发生14V DC电压直接给电池持续长时间过充电的情况发生。而继电器则是物理隔离。目前来说相同电流/冲击电流/耐压等级的MOS管比继电器要便宜的多。UPS不采用MOS管,并不是为了降低成本。
.......
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warmonkey作者
15年7个月前 IP:未同步
114474
我已经找到可能的解决方法了,先发200kcb给 天狼晓月
经测试,5V继电器用12V电源时,切换瞬间负债电源中断在1ms左右,勉强符合要求。
我用12V电源串470uF电容并联100Ohm对5V继电器进行供电,就可以完成要求了。
如果实际测试中无问题发生,将兑现800kcb的承诺。
继电器的隔离能力和可靠性的确比MOS好很多。

再次感谢大家的踊跃参与,如果有更好的方案,在截止前,可以竞争这800kcb
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天狼晓月
15年7个月前 IP:未同步
114516
天狼晓月含笑九泉ing.....[语文没学好的结果[s:94] ]
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天狼晓月
15年7个月前 IP:未同步
114519
应该寻找一下更好的继电器,国产继电器和进口继电器的参数相差很远,另外,体积越小的继电器动作速度越快,最快的继电器应属干簧继电器,但是此种继电器控制电流很小。

去寻找一下UPS中使用的继电器,应该会满意。
我这里有几个大型小型山特UPS拆机下来的继电器,需要的话出快递费送您一个,呵呵。

引用第37楼warmonkey于2009-06-25 20:04发表的  :
我已经找到可能的解决方法了,先发200kcb给 天狼晓月
经测试,5V继电器用12V电源时,切换瞬间负债电源中断在1ms左右,勉强符合要求。
我用12V电源串470uF电容并联100Ohm对5V继电器进行供电,就可以完成要求了。
如果实际测试中无问题发生,将兑现800kcb的承诺。
继电器的隔离能力和可靠性的确比MOS好很多。
.......
+1
科创币
warmonkey
2009-06-25
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hamdad
15年7个月前 IP:未同步
114525
回33F楼主留言
3KW以下功率的在线UPS,切换逆变/旁路是使用两只输出串联的MOC3023驱动一只直接焊接在主控板上的双向可控硅,可控硅并联一接触器,可控硅只在接触器触头分断/闭合瞬间通过电流,所以不考虑散热问题。

5KW以上的切换元件是两只单向可控硅串联的模块,电路上反并联,等效为双向可控硅,有独立的栅极启动电路,同样,为了降低压降损耗,也有并联的接触器设计。

在线UPS实现零切换时间的关键技术是逆变器输出与旁路市电输入锁相,理论上要求同频率/相位/幅度,这样在切换瞬间就不会有逆变器与旁路市电的环流存在(由于市电阻抗甚低,环流对于逆变器安全工作威胁甚大),实际上由于技术限制,允许相位和幅度有微小的差别,仍然可以安全进行可控硅+接触器复合开关的零负载掉电时间切换。

但是当旁路市电输入失真过大、频率严重不稳定(比如小功率发电机输入),容易导致锁相环失锁,则电路切换设计进行只使用继电器的硬切换,将无可避免的导致一定的负载掉电时间。
引用
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天狼晓月
15年7个月前 IP:未同步
114528
这个....锂电池保护板是单MOS的。因为一旦保护,必须依靠充电来脱离保护状态。如果彻底关断不允许反向电流就是一旦保护就不允许给电池充电了,这可就麻烦了....呵呵~~

引用第36楼switchmode于2009-06-25 19:40发表的  :
两个MOS反串联就解决反向二极管的问题了(锂电保护)
引用
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hamdad
15年7个月前 IP:未同步
114532
至于蓄电池组与输入整流滤波电路的隔离问题,在中功率以上级别UPS中,矛盾并不突出。

山特早期经典设计,输入输出均采用工频变压器的在线UPS,除了1KW的蓄电池组设计电压为84V,2~20KW均设计192V电压,直接采用整流模块隔离,市电输入情况下,整流滤波电路电压通常高于浮充状态的蓄电池组端电压,整流模块内部的二极管反偏截止,市电掉电瞬间,蓄电池组立刻可以给逆变器输入端供电,一只二极管的压降导致的损耗,已经不斤斤计较了……
+200
科创币
warmonkey
2009-06-25
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warmonkey作者
15年7个月前 IP:未同步
114740
图像220.jpg
新画的图
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潜伏者
15年7个月前 IP:未同步
114803
这图太拆墙任意了!哎!着急就打错!不改了,凑活看!
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warmonkey作者
15年7个月前 IP:未同步
114903
我的没锁相环…而且为了完全隔离,只能用继电器加储能电容
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天狼晓月
15年7个月前 IP:未同步
115058
真蒙胧.....看的眼发昏.....
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hambaby
15年7个月前 IP:未同步
115143
引用第45楼warmonkey于2009-06-26 16:26发表的  :
我的没锁相环…而且为了完全隔离,只能用继电器加储能电容


笨!DC需要甚锁相环?

直接用TO-3P封装的双共阴肖特基二极管隔离,需要降低二极管压降损耗再考虑并联继电器,可以基本平衡转换速度与损耗(继电器线圈耗电未计)的矛盾,不需要过多的劳什子,可靠性高。


DCUPS.gif


多用一只肖特基的意图,防止市电掉电的时候蓄电池直接对继电器线圈供电,或者需要在整流滤波电源部分设计一路独立隔离的DC12V给继电器线圈供电。
+500
科创币
warmonkey
2009-06-26
请再回一贴,以评分
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warmonkey作者
15年7个月前 IP:未同步
115492
好了,问题可以说是得到比较好的解决了,显然,hambaby的方案最好。
这个问题希望大家踊跃提出建议,但是后面的回帖不会加分了
我后来把12V电源改成14V了,所以二极管+继电器可以用,
因为用外接电源时不计较耗电量,所以用一个二极管和一个触点的继电器就可以了
新图在下一帖
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hambaby
15年7个月前 IP:未同步
115495
还有另外一个方案,简单的一塌糊涂,图纸就不画了。
首先假定楼主能够确认负载在DC 10~14V的电压范围内可以正常工作。

本人有一试验性质的电控门锁系统,正常情况下耗电大约5mA,开锁瞬间1A左右。

电源电路:
120VA环牛+整流滤波+两只LM317并联稳压空载输出13.60V(设计限流1.5A@12V输出电压)+两只并联的12V/7AH免维护蓄电池,为了防止市电掉电的时候蓄电池对稳压充电电源放电,另有独立隔离的整流滤波电路给一继电器线圈供电,市电掉电后稳压充电电路脱离蓄电池。

采用两只蓄电池并联的理由是防止更换蓄电池瞬间市电凑巧停电导致负载失去电源供应。

借鉴了电信运营商机房程控交换机的电源系统,要点就是负载永远直接连接充足电的蓄电池组,理论上可以保证永远无电源中断。

此电路自2000年8月13日投入使用至今工作正常,负载没有断过1ms的电源供应。
+300
科创币
warmonkey
2009-06-27
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warmonkey作者
15年7个月前 IP:未同步
115526
预留电路图位置
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