双路电源切换方案

系统的安全可靠性主要依赖于系统硬件和软件的稳定可靠性，其中硬件可靠性很大程度上受到系统供电的影响，因此如何做到可靠的电源设计，对系统的稳定可靠性有很大的影响。

随着电子环境的恶劣，人们逐步在寻找实现电源稳定可靠的方法，采用双套电源供电，一旦一套电源出现问题，另一套电源马上工作，保持设备连续正常工作。切换时间是设计的难点，有些环境要求系统不允许重启，需要数据的同步，必须保证切换时间小于系统重启时间。

本文基于以上考虑，介绍两种方案，一种是利用交流接触器实现双路电源切换的方法，该方法使用场合为工业环境，在有UPS供电场合使用效果较好，一般大部分时间都是UPS供电，在UPS故障时给出相应报警，提示维护人员进行维修，目前这种实现UPS供电与市电供电之间切换的方法已经在现场使用。一种是利用小型继电器实现，实现电源的无缝切换，保证系统连续正常运行。

　　硬件电路

　　利用交流接触器实现切换

该系统主要有交流接触器、带按钮指示灯、接线端子等组成。交流接触器采用西门子公司的3TD44 02-OXMO，该接触器用于控制三相电动机的正反转，正反转互相制约，满足安全需要。带按钮指示灯采用施耐德公司的带常闭按钮指示灯，实现手动切换需要。接线端子采用大电流引线端子，满足系统配线的需要。

系统硬件电路主要有：主回路、报警回路、采集回路等。

　　主回路

主回路(见图2)主要有接触器的接点组成，该接触器有一组常闭触点和一组常开触点组成，通过线圈回路进行相互制约，实现互锁。

线圈回路(见图3)连接原理如下：图中按钮均为常闭按钮，当按钮按下时，按钮所在的回路断开，同时另一回路导通，实现手动切换。或者当一路电源故障时，该路接点断开，而另一回路自动吸起导通，实现自动切换。

　　报警回路

报警回路(图4)主要是提示维护人员维护的，当UPS电源出现问题时，提示UPS维修。利用接触器接点构成报警回路。

　　采集回路

采集回路(图5)主要是使系统具有自诊断能力，发现问题，在上位机操作界面给出相应报警提示。采用“双采”原理，即对接触器的常开、常闭触点都进行采集，增加系统的安全性。

经过硬件测试，在切换时间小于30ms时，系统不重启，大于30ms系统可能重启。该电路可以实现带电切换的需要，在负载为220V/8A时，切换时间为10ms左右，系统运行正常。缺点是当一路断电时切换时间较长，约80ms，系统重启。该电路适合对电源要求较高，允许系统重启，没有数据交换同步场合。

　　利用小型继电器实现电源切换

下面介绍另外一种方法，用小型继电器(793-P-1C-S-24V)实现电源的切换，该继电器为UPS上切换的继电器，直流24V控制接点的导通闭合，有一组常闭接点和一组常开接点。1、8是线圈，2、7直连，3、6直连，4、5直连，2、3是常闭接点，3、4是常开接点。

经过测试线圈吸起电压在负载为220V/5A时吸起时间为10ms，这样可以通过对输出电压的采样，一旦发现输出有异常，由CPU发出切换指令，使另一路电源导通，并提示维护人员进行维修。程序运行时间都在微秒级，因此切换时间会远小于30ms，保证系统连续正常运行。

采样电路可以采用精度较高的电压传感器进行采样，传感器前端增加限流电阻，后经滤波处理给CPU，CPU控制继电器的吸起和落下。

本方法是采用小电压控制大电压的方法，通过小电压(24V)使继电器动作，大电压(220V)通过继电器的接点构成回路。

　　系统方案优缺点

上面介绍的两种方案均实现了双路电源的自动切换，每种方案都有各自的优点和缺点，方案一适用在大功率场合，采用机械和电气互锁原理，实现双路的切换，利用电路技术和机械技术实现安全切换。方案二采用单片机技术对小型继电器进行控制，利用程序判断实时采集电源输出状态，一旦发现异常，即发出指令，将电源切换至备用电源上，提示维护人员进行维修检查。

方案一实现对电路的直接控制，切换时间较长(80ms左右)，有可能会出现系统重启，造成短时中断，适用于加电自动进入系统，不需要操作及初始化的系统，如：应急照明、监控系统、安防设备等，方案二实现对电路间接控制，低压信号对高压信号进行控制，适用于功率不太高的场合(2kw以内)。

　　结语

利用继电器实现双路电源的切换，初步应用在系统中，工作正常。利用继电器实现电源切换，安全可靠。