通用型铁路信号灯智能电源电子变换器的设计方法

摘要

本发明公开了一种通用型铁路信号灯智能电源电子变换器的设计方法，将变换器串接在中控室的电流继电器和铁路信号灯之间，将具有三级串联浪涌保护功能的电磁兼容、主辅电源、有源功率因素矫正电路和离线式DC-DC、外围连接各种检测电路的信号处理电路和状态输出控制电路连接而成，本发明采用浪涌保护、开关电源、微控制器和信号采集与处理等技术，安装连线简单，不受安装距离影响，提供给铁路信号灯的电源电压恒定，总转换效率≥80％，专为LED新式铁路信号灯供电，并可经内部设置后在不改变老式铁路信号灯光学系统的前提下直接使用。

主权项

一种通用型铁路信号灯智能电源电子变换器的设计方法，其特征是采用如下步骤：1)将具有三级串联浪涌保护器的电磁兼容(9)电路的输入端连接中控室的电流继电器(8)、输出端分别连接主电源(10)以及辅助电源(11)；其中主电源(10)具有有源功率因素矫正电路、离线式DC‑DC和带SPD输出电路；所述电磁兼容(9)的各级串联浪涌保护器间分别以线圈L1和线圈L2连接；第一级串联浪涌保护器由放电间隙Vs、Y电容SC1A、SC1B、压敏电阻Z1和气体放电管G1构成；第二级串联浪涌保护器由X电容SC2、压敏电阻Z2和气体放电管G2构成、第三级串联浪涌保护器由X电容SC3、瞬态电压抑制二极管D1、工频保险丝FD、压敏电阻Z3和气体放电管G3构成；所述辅助电源(11)具有整流桥BR2、辅助电源控制器U1、开关管和整流管，经过整流桥BR2整流后的电压Vin2连接滤波电容CA1和反击变压器AT，辅助电源控制器U1连接开关管QA的栅极，整流管DA2的输出电压VCC通过整流管DAf、电阻RAf和三极管Qf构成的输出反馈网络控制辅助电源控制器U1的FB引脚的电压，辅助电源控制器U1根据FB引脚的电压状态调整开关管QA的开关信号占空比；所述三级串联浪涌保护器的输出端连接主电源(10)的整流桥BR1，整流桥BR1的输出连接电感L后与开关管PQ1和整流二极管PD连接，由所述输出电压VCC供电的有源功率因素矫正控制器U2与开关管PQ1的栅极连接，整流二极管PD的输出端连接滤波电容，输出电压VH通过电阻PR1、PR2构成反馈网络向有源功率因素矫正控制器U2反馈输出电压；2)将信号处理电路(12)的外围分别连接主电源(10)、辅助电源(11)、电网电压检测(14)、温度检测(15)、具有状态显示和报警继电器状态输出的状态输出控制电路(13)、电流检测B(16)、输出反馈(18)和电流检测A(17)；所述电网电压检测(14)电路由整流桥BR2的输出电压Vin2通过相连的电阻VR1和电阻VR2分压构成，电网电压检测(14)电路连接微处理器UC，由温度传感器NTC、电阻TR和滤波电容TC构成温度检测(15)电路，温度检测(15)电路连接微处理器UC；所述电流检测A(17)具有低通滤波器和电压比较器A1，电阻CR1和电容CC1构成低通滤波器，低通滤波器连接取样电阻RPS上端，电压比较器A1连接三极管CQ和电阻CR2后连接微处理器UC；所述电流检测B(16)具有电流放大器A1、A2、光电隔离器UP1、UP2，由光电隔离器UP2、电阻RM3和微处理器UC的GP5引脚共同构成报警继电器状态输出的控制电路，离线式DC‑DC的输出电压Vout通过电流取样电阻RS连接铁路信号灯(7)，光电隔离器UP2连接三极管QR；电流放大器A2的输出电压低于电压比较器A3同相端参考电压Vref2，电 压比较器A3的输出端通过电阻RM1和光电隔离器UP1共同输出低电平，三极管QR截止，报警继电器控制端释放，发光二极管Lok熄灭，发光二极管Lerr发光；光电隔离器UP1向微处理器UC送高电平信号；在铁路信号灯(7)电流正常的情况下，三极管QR导通，控制报警继电器常开端吸合，发光二极管Lok发光，发光二极管Lerr熄灭，光电隔离器UP1向微处理器UC送低电平信号；3)将主电源(10)的离线式DC‑DC输出连接电流检测A(17)的输入，带SPD输出电路连接电流检测B(16)的输入，电网电压检测电路(14)的输入连接辅助电源(11)的输出；电流检测B(16)的输出连接铁路信号灯(7)。