本实用新型涉及环控器技术领域，具体为用于环控器的电源转换模块。
背景技术：
环境控制器(简称环控器)是一种广泛运用于畜禽、大棚种植等行业的综合性自动控制设备。它是应现代农业向集约化、大型化发展的要求而产生的，是时代发展的趋势。常见的环控器采用传感技术将一定环境范围内的温度、湿度、静压、氨气、光照等多种环境参数采集到微电脑处理器中，微电脑处理器通过智能算法，根据环境要求，自动开启或关闭风机、湿帘、通风小窗、热风炉、供水系统、供料系统、喷淋系统等，自动实现氨气排出，新风补充，加热保温，湿帘喷雾降温，定时喂料、保湿降噪、故障报警等功能，使区域内的环境在无人值守的情况下设备能自动调节环境参数，提高生产效率。
在养殖舍或温室大棚现场，通常采用的是控制器、配电柜和终端设备的控制模式，控制器输出控制信号至配电柜，配电柜实现对如风机、加热炉等终端设备的强电输出。现场安装控制器和配电柜时，对安装位置和线路规划均有较高要求，提高设备集成度和降低安装难度是环控器的一个发展方向。
技术实现要素：
本实用新型提供一种用于环控器的电源转换模块，其集强弱电一体，使得环控器的集成度高，简化了现场设备数量和线路布置。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为:
一种用于环控器的电源转换模块，其特征在于：包括型号为lhe05-20b12的第一电源芯片、型号为mp1484en的第二电源芯片、pnp型硅三极管、型号为moc3052m的两个光耦合器和双向可控硅。
外部交流电源的火线输出端经一过流熔断器、第一电感接入一型号为fl2d-z5-103的共模滤波器的第二个端子，所述外部交流电源的零线输出端接入所述共模滤波器的第一个端子；所述火线输出端与零线输出端之间连接有互为并联的一压敏电阻和一电容，所述过流熔断器与所述第一电感连接的一端与零线输出端之间连接有一电容；所述共模滤波器的第三个端子与所述第一电源芯片的火线输入端连接，所述共模滤波器的第四个端子与第一电源芯片的零线输入端连接，共模滤波器的第三、四个端子还各自通过一电容与外部交流电源的地端连接；所述第一电源芯片的正输出端作为第一直流电源的正极端，第一电源芯片的负输出端作为所述第一直流电源的地端；所述第一直流电源的正极端与地端间还连接有互为并联的瞬态抑制二极管、电容组和电阻。
所述第二电源芯片的第二个端子与所述第一直流电源的正极端连接，第二电源芯片的第七个端子通过一电阻与第一直流电源的正极端连接，第二电源芯片的第三个端子与一第三电感串联后作为第二直流电源的正极端，第二电源芯片的第五个端子串接一电阻后与所述第二直流电源的正极端连接，第二电源芯片的第一个端子串接一电容后与第三个端子连接；所述第一直流电源的地端也是第二直流电源的地端，第二电源芯片的第八个端子串接一电容后接第二直流电源的地端，第二电源芯片的第四个端子接第二直流电源的地端，第二电源芯片的第六个端子依次串接一电容、一电阻后接第二直流电源的地端，第二电源芯片的第三个端子与一二极管的负极连接，该二极管的正极接第二直流电源的地端，第二电源芯片的第五个端子还串接一电阻后接第二直流电源的地端。
所述三极管的基极通过电阻接入调压信号，三极管的射极与所述第二直流电源的正极端连接、通过电阻与基极连接，三极管的集电极分别通过电阻与所述两个光耦合器的第一个端子连接；两个光耦合器的第二个端子接所述第二直流电源的地端，所述光耦合器的第四个端子与光耦合器的第六个端子连接，光耦合器的第六个端子与所述双向可控硅的g极连接以及通过电阻与双向可控硅的t2极连接，光耦合器的第四个端子通过电阻与双向可控硅的t1极连接；一气体放电管和一压敏电阻串联后连接在双向可控硅的t1、t2极端之间，一电阻和一电容串联后也连接在双向可控硅的t1、t2极端之间，双向可控硅的t2极通过一电感与所述外部交流电源的火线输出端连接，双向可控硅的t1极与所述外部交流电源的零线输出端之间接终端设备。
进一步的，本方案还包括型号为tl431的可控精密稳压源，所述可控精密稳压源的第三个端子与所述第一直流电源的正极端间连接有电阻组、与第一个端子间连接有一电阻、与第二个端子间连接有一电容，所述电容并联有互为串接的电阻和电阻，所述电阻和电阻之间的连接点通过一电容接第二直流电源的地端，可控精密稳压源的第一个端子与第二个端子间连接一电阻且所述第二个端子接所述第二直流电源的地端，可控精密稳压源的第三个端子输出为第三直流电源的正极端，第二直流电源的地端也是所述第三直流电源的地端。
进一步的，所述火线输出端通过压敏电阻、零线输出端通过压敏电阻后与所述地端间设置有一个气体放电管。
进一步的，所述第二直流电源的正极端与地端之间还连接有互为并联的电容组和瞬态电压抑制二极管，一电阻与一二极管指示灯串联后连接在第二直流电源的正极端与地端之间。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：环控器通过采用本方案模块，其无需单独的低压直流供电，也无需对如风机、保温灯类的终端设备单独外接电源和配置电气柜。环控器直接接入外部交流电源(如220v市电)，经本模块转换调压为环控器内部电路所需的低压直流电源和终端设备所需的可调制式供电源，强弱电集成度高，减少了外部变压器、配电柜等设施，既简化了线路，降低了成本，也便于安装，有利于环控器的推广使用。
附图说明
图1为本实用新型在外部交流电引入口的电路结构图。
图2为本实用新型模块的一次降压电路结构图。
图3为本实用新型模块的二次降压电路结构图。
图4为本实用新型模块的调压输出电路结构图。
图5为本实用新型模块的三次降压电路结构图。
图6为本实用新型模块在外部交流电引入口的保护电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本方案提供的一种用于环控器的电源转换模块，其主要包括型号为lhe05-20b12的第一电源芯片u13、型号为mp1484en的第二电源芯片u6、pnp型硅三极管q1、型号为moc3052m的两个光耦合器u4、u5和双向可控硅u7，配置外围电路形成变压和调压两部分，变压部分对接入的外部交流电降压转换，得到为环控器内部提供弱电压的直流电源；调压部分对接入的外部交流电调制后输出给终端设备，输出的有效电压受环控器主控芯片的调压信号pwmout1控制。
如图1和图2所示，外部交流电源的火线输出端acl经过流熔断器f1、第一电感l1接入型号为fl2d-z5-103的共模滤波器l2的第二个端子，所述外部交流电源的零线输出端acn接入所述共模滤波器l2的第一个端子；所述火线输出端acl与零线输出端acn之间连接有互为并联的一压敏电阻vr3和一电容c27，所述过流熔断器f1与所述第一电感l1连接的一端与零线输出端acn之间连接有电容c65。外部交流电引入本模块，通过共模滤波器l2、压敏电阻vr3、电容c27和电容c65的设置，当外部交流电源瞬态过电压时，进行电压钳位，吸收多余的电流，抑制电压波动，以保护系统电路；并能使外部交流电端口的噪声大幅度减少，免除系统电路受到电网的干扰，能够显著提高模块的emc等级，且这些元件体积小、温度特性好，便于在电路板上布置。
所述共模滤波器l2的第三个端子与所述第一电源芯片u13的火线输入端连接，所述共模滤波器l2的第四个端子与第一电源芯片u13的零线输入端连接，共模滤波器l2的第三、四个端子还各自通过一电容与外部交流电源的地端egnd连接；所述第一电源芯片u13的正输出端作为第一直流电源的正极端vcc，第一电源芯片u13的负输出端作为所述第一直流电源的地端dgnd。地端dgnd可以作为环控器内部电路统一的弱电地端，通过参数配置，第一直流电源可提供12v低压直流电压，对传感器、集成功放等供电。所述第一直流电源的正极端与地端间还连接有互为并联的瞬态抑制二极管d5、电容c31、电容c32和电阻r41，以确保输出电压的稳定性。当第一直流电源需要输出的功率较大时，可以采用增加电源芯片，使其与第一电源芯片u13并接的方式提高驱动能力。
为提供内部电路更低电压的直流电源，需要进行二次降压，如图3所示，所述第二电源芯片u6的第二个端子与所述第一直流电源的正极端连接，第二电源芯片u6的第七个端子通过一电阻与第一直流电源的正极端连接，第二电源芯片u6的第三个端子与一第三电感l3串联后作为第二直流电源的正极端dvcc，第二电源芯片u6的第五个端子串接一电阻r37后与所述第二直流电源的正极端连接，第二电源芯片u6的第一个端子串接一电容c22后与第三个端子连接；所述第一直流电源的地端dgnd也是第二直流电源的地端，第二电源芯片u6的第八个端子串接一电容c19后接第二直流电源的地端dgnd，第二电源芯片u6的第四个端子接第二直流电源的地端dgnd，第二电源芯片u6的第六个端子依次串接一电容c21、一电阻r33后接第二直流电源的地端，第二电源芯片u6的第三个端子与一二极管d3的负极连接，该二极管d3的正极接第二直流电源的地端，第二电源芯片u6的第五个端子还串接一电阻r36后接第二直流电源的地端dgnd。经过二次降压，通过参数配置，第二直流电源可提供3.3v低压直流电压，为环控器的主控芯片、显示屏、人机输入端等供电。
如图4所示，所述三极管q1的基极通过电阻r27接入调压信号pwmout1，调压信号pwmout1来自环控器的主控芯片输出。三极管q1的射极与所述第二直流电源的正极端dvcc连接、通过电阻r28与q1的基极连接，三极管q1的集电极分别通过电阻r29、r30与所述两个光耦合器u4、u5的第一个端子连接；两个光耦合器u4、u5的第二个端子接所述第二直流电源的地端dgnd，所述光耦合器u4的第四个端子与光耦合器u5的第六个端子连接，光耦合器u4的第六个端子与所述双向可控硅u7的g极连接以及通过电阻r34与双向可控硅u7的t2极连接，光耦合器u5的第四个端子通过电阻r35与双向可控硅u7的t1极连接。一个气体放电管g2和一压敏电阻r38串联后连接在双向可控硅u7的t1、t2极端之间，一电阻r39和一电容c30串联后也连接在双向可控硅u7的t1、t2极端之间，用于防雷击、吸收过流、滤波稳压，保护调压输出。双向可控硅u7的t2极引出端acl2通过电感l4与所述外部交流电源的火线输出端acl连接，双向可控硅u7的t1极引出端m1与所述外部交流电源的零线输出端acn之间接终端设备。
调压信号pwmout1经三极管q1放大驱动光耦u4、u5后驱动可控硅u7，在调压信号pwmout1的调制下，可控硅u7能出现不同的导通角度，从而引入的交流电在单个正弦周期内的导通点也不同，使得终端设备的供电端m1与acn端之间呈现的有效电压不同，实现输出电压的连续可调。
环控器通过采用本方案模块，其无需单独的低压直流供电，也无需对如风机、保温灯类的终端设备单独外接电源和配置电气柜。环控器直接接入外部交流电源(如220v市电)，经本模块转换调压为环控器内部电路所需的低压直流电源和终端设备所需的可调制式供电源，强弱电集成度高，减少了外部变压器、配电柜等设施，既简化了线路，降低了成本，也便于安装，有利于环控器的推广使用。
为匹配部分传感器更精细的电源电压，本模块还包括型号为tl431的可控精密稳压源u11，如图5所示，所述可控精密稳压源u11的第三个端子与所述第一直流电源的正极端vcc间连接有电阻r67、r69，与第一个端子间连接有一电阻r107、与第二个端子间连接有一电容c34。所述电容c34并联有互为串接的电阻r109和电阻r110，所述电阻r109和电阻r110之间的连接点通过一电容c52接第二直流电源的地端，电阻r109和电阻r110之间的连接点还可以引出分压信号端vrfadc，分压信号为传感器信号的参考电压。可控精密稳压源u11的第一个端子与第二个端子间连接电阻r108且所述第二个端子接所述第二直流电源的地端dgnd，可控精密稳压源u11的第一个端子与第二个端子间连接一电阻r108且所述第二个端子接所述第二直流电源的地端，可控精密稳压源u11的第三个端子输出为第三直流电源的正极端vrf，第二直流电源的地端也是所述第三直流电源的地端，第三直流电源能够提供3.25v的直流电压。
在外部交流电源的引入端口处可进一步设置保护电路，所述火线输出端acl通过压敏电阻vr1、零线输出端acn通过压敏电阻vr2后与所述地端egnd间设置有一个气体放电管g1，如图6所示。
所述第二直流电源的正极端dvcc与地端dgnd之间还连接有互为并联的电容c23、c26、c28、c29和瞬态电压抑制二极管d4，起到稳压滤波作用，电阻r40与二极管指示灯led1串联后连接在第二直流电源的正极端dvcc与地端dgnd之间，用于指示第二直流电源工作状态。
以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。
1.一种用于环控器的电源转换模块，其特征在于：包括型号为lhe05-20b12的第一电源芯片u13、型号为mp1484en的第二电源芯片u6、pnp型硅三极管q1、型号为moc3052m的两个光耦合器u4、u5和双向可控硅u7；
外部交流电源的火线输出端acl经一过流熔断器f1、第一电感l1接入一型号为fl2d-z5-103的共模滤波器l2的第二个端子，所述外部交流电源的零线输出端acn接入所述共模滤波器l2的第一个端子；所述火线输出端acl与零线输出端acn之间连接有互为并联的压敏电阻vr3和电容c27，所述过流熔断器f1与所述第一电感l1连接的一端与零线输出端acn之间连接有一电容c65；所述共模滤波器l2的第三个端子与所述第一电源芯片u13的火线输入端连接，所述共模滤波器l2的第四个端子与第一电源芯片u13的零线输入端连接，共模滤波器l2的第三、四个端子还各自通过一电容与外部交流电源的地端egnd连接；所述第一电源芯片u13的正输出端作为第一直流电源的正极端，第一电源芯片u13的负输出端作为所述第一直流电源的地端；所述第一直流电源的正极端与地端间还连接有互为并联的瞬态抑制二极管、电容组和电阻；
所述第二电源芯片u6的第二个端子与所述第一直流电源的正极端连接，第二电源芯片u6的第七个端子通过一电阻与第一直流电源的正极端连接，第二电源芯片u6的第三个端子与一第三电感l3串联后作为第二直流电源的正极端，第二电源芯片u6的第五个端子串接一电阻r37后与所述第二直流电源的正极端连接，第二电源芯片u6的第一个端子串接一电容c22后与第三个端子连接；所述第一直流电源的地端也是第二直流电源的地端，第二电源芯片u6的第八个端子串接一电容c19后接第二直流电源的地端，第二电源芯片u6的第四个端子接第二直流电源的地端，第二电源芯片u6的第六个端子依次串接一电容c21、一电阻r33后接第二直流电源的地端，第二电源芯片u6的第三个端子与一二极管d3的负极连接，该二极管d3的正极接第二直流电源的地端，第二电源芯片u6的第五个端子还串接一电阻r36后接第二直流电源的地端；
所述三极管q1的基极通过电阻接入调压信号，三极管q1的射极与所述第二直流电源的正极端连接、通过电阻与基极连接，三极管q1的集电极分别通过电阻与所述两个光耦合器u4、u5的第一个端子连接；两个光耦合器u4、u5的第二个端子接所述第二直流电源的地端，所述光耦合器u4的第四个端子与光耦合器u5的第六个端子连接，光耦合器u4的第六个端子与所述双向可控硅u7的g极连接以及通过电阻与双向可控硅u7的t2极连接，光耦合器u5的第四个端子通过电阻与双向可控硅u7的t1极连接；一气体放电管g2和一压敏电阻r38串联后连接在双向可控硅u7的t1、t2极端之间，一电阻r39和一电容c30串联后也连接在双向可控硅u7的t1、t2极端之间，双向可控硅u7的t2极通过一电感l4与所述外部交流电源的火线输出端acl连接，双向可控硅u7的t1极与所述外部交流电源的零线输出端之间接终端设备。
2.根据权利要求1所述的用于环控器的电源转换模块，其特征在于：还包括型号为tl431的可控精密稳压源u11，所述可控精密稳压源u11的第三个端子与所述第一直流电源的正极端间连接有电阻组、与第一个端子间连接有一电阻r107、与第二个端子间连接有一电容c34，所述电容c34并联有互为串接的电阻r109和电阻r110，所述电阻r109和电阻r110之间的连接点通过一电容c52接第二直流电源的地端，可控精密稳压源u11的第一个端子与第二个端子间连接一电阻r108且所述第二个端子接所述第二直流电源的地端，可控精密稳压源u11的第三个端子输出为第三直流电源的正极端，第二直流电源的地端也是所述第三直流电源的地端。
3.根据权利要求1所述的用于环控器的电源转换模块，其特征在于：所述火线输出端acl通过压敏电阻vr1、零线输出端acn通过压敏电阻vr2后与所述地端egnd间设置有一个气体放电管g1。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于环控器的电源转换模块，其特征在于：所述第二直流电源的正极端与地端之间还连接有互为并联的电容组和瞬态电压抑制二极管，一电阻与一二极管指示灯串联后连接在第二直流电源的正极端与地端之间。
技术总结