一種單進單出工頻在線互動式ups控制板的制作方法
專利名稱:一種單進單出工頻在線互動式ups控制板的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種單進單出工頻在線互動式UPS控制板，包括+5V電壓產(chǎn)生電路、+2.5V基準電壓產(chǎn)生電路、電池電壓采樣電路、輸入電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路、功率管或IGBT模塊電流檢測電路、逆變橋驅(qū)動電路、繼電器驅(qū)動電路和主副單片機控制電路。本實用新型單進單出工頻在線互動式UPS控制板具有更好的實用性，及線路簡單，功能齊全的優(yōu)點度。
【專利說明】
一種單進單出工頻在線互動式UPS控制板
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種控制板，具體是一種單進單出工頻在線互動式UPS控制板。
【背景技術(shù)】
[0002]由于技術(shù)的限制，現(xiàn)有互動機控制板應(yīng)用在小功率UPS領(lǐng)域，驅(qū)動能力比較弱，檢測信號干擾大，發(fā)熱量大。并且電路復(fù)雜，工藝繁瑣，因此若生產(chǎn)過程中出現(xiàn)故障問題，技術(shù)人員維修困難，大大加重了生產(chǎn)壓力，減慢了生產(chǎn)效率，若不能及時解決維修問題還會造成積壓，會造成加大成本的投入。
[0003]本實用新型公開一種多功能單相型的工頻在線互動式UPS的控制板。為解決上述問題，本實用新型單相工頻在線互動式不間斷電源控制板將最核心最復(fù)雜的電路，采用全貼片元件，優(yōu)化了電路，集中在一塊82平方厘米左右的線路板上，使UPS的工藝得到提升;控制板能耗小、增強了對功率管或IGBT模塊驅(qū)動能力、對繼電器的驅(qū)動能力、檢測信號電路的抗干擾能力強而且穩(wěn)定準確、對UPS保護能力增強。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種單進單出工頻在線互動式UPS控制板，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種單進單出工頻在線互動式UPS控制板，包括+5V電壓產(chǎn)生電路、+2.5V基準電壓產(chǎn)生電路、電池電壓采樣電路、輸入電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路、功率管或IGBT模塊電流檢測電路、逆變橋驅(qū)動電路、繼電器驅(qū)動電路和主副單片機控制電路，所述主副單片機控制電路分別連接+5V電壓產(chǎn)生電路、+2.5V基準電壓產(chǎn)生電路、電池電壓采樣電路、溫度采樣電路、輸入電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路、功率管或IGBT模塊電流檢測電路、逆變橋驅(qū)動電路、繼電器驅(qū)動電路、輸出負載電流檢測電路和時鐘電路。
[0007]作為本實用新型的優(yōu)選方案:所述主副單片機控制電路還輸出232通信信號、蜂鳴器驅(qū)動信號、顯示驅(qū)動信號和風(fēng)扇驅(qū)動信號。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:本實用新型單進單出工頻在線互動式UPS控制板具有更好的實用性，及線路簡單，功能齊全的優(yōu)點度。
【附圖說明】
[0009]圖1為單進單出工頻在線互動式UPS控制板的結(jié)構(gòu)框圖；
[0010]圖2為控制板接口示意圖；
[0011]圖3為控制板電源的電路圖；
[0012]圖4為+5V電壓產(chǎn)生電路的電路圖；
[0013]圖5為+2.5V基準電壓產(chǎn)生電路的電路圖；
[0014]圖6為電池電壓采樣電路的的電路圖；
[0015]圖7為輸出電壓采樣電路的電路圖；
[0016]圖8為輸入電壓采樣電路的電路圖；
[0017]圖9為負載檢測采樣電路電路圖；
[0018]圖10為功率管或IGBT模塊電流檢測電路的電路圖；
[0019]圖11為繼電器驅(qū)動電路的電路圖；
[0020]圖12為逆變橋驅(qū)動電路的電路圖；
[0021]圖13為主副單片機控制電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0022]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0023]請參閱圖1-13，本實用新型實施例中，一種單進單出工頻在線互動式UPS控制板，包括+5V電壓產(chǎn)生電路、+2.5V基準電壓產(chǎn)生電路、電池電壓采樣電路、輸入電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路、功率管或IGBT模塊電流檢測電路、逆變橋驅(qū)動電路、繼電器驅(qū)動電路和主副單片機控制電路，所述主副單片機控制電路分別連接+5V電壓產(chǎn)生電路、+2.5V基準電壓產(chǎn)生電路、電池電壓采樣電路、溫度采樣電路、輸入電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路、功率管或IGBT模塊電流檢測電路、逆變橋驅(qū)動電路、繼電器驅(qū)動電路、輸出負載電流檢測電路和時鐘電路。
[0024]主副單片機控制電路還輸出232通信信號、蜂鳴器驅(qū)動信號、顯示驅(qū)動信號和風(fēng)扇驅(qū)動信號。
[0025]本實用新型的工作原理是:如圖2所示:單進單出在線互動式控制板由多個接口實現(xiàn)接收發(fā)送數(shù)據(jù)給單片機予以分析處理及提供驅(qū)動信號;CNl為20P針座由外部開關(guān)電源提供可靠的電源接入給控制板，提供+15V、-15V、+12V、HPOffER+、HPOffER-、FANS、SVD、地、SW11和SW2信號;Jl插座為電池電壓輸入插座;J2插座為溫度采樣接口； J3插座為顯示驅(qū)動信號接口 ；J4插座為功率管或IGBT模塊電流檢測電路接口； J5插座為輸出負載電流采樣電路、輸出電壓采樣和輸入電壓采樣接口 ；J6為程序燒寫接口 ；J7為逆變橋的驅(qū)動信號接口； J8為COM接口 ；J9為繼電器的驅(qū)動信號接口 ； JlO為控制板與外部通訊的232通訊接口 ； Jl I為手動維修旁路檢測接口。
[0026]如圖3所示:單進單出在線互動式控制板由CNl輸入插座提供可靠的工作電源。+15V電源由CNl的14腳引入連接接地電容C37、C14和接地電解電容C13后提供穩(wěn)定+15V電源;-15V電源由CNl的15腳引入連接接地電容C38、C16和接地電解電容C15后提供穩(wěn)定-15V電源;+12V電源由CNl的12、13、16、17腳引入控制板;地與CNl的9、10、11和19連接。
[0027]如圖4所示+5V電源，主要由濾波電容C7，C8，C9，ClO，分壓電阻R39，R40以及三端穩(wěn)壓芯片LM317連接而成;從輸入插座CNl的12，13，16，17腳經(jīng)二極管D2引入電壓+12V，經(jīng)過電解電容ClO和C9并聯(lián)組成的濾波電路，作為三端穩(wěn)壓芯片LM317的輸入Vin及+12VDD;通過R39和R40對輸出端電壓和地GND的分壓，作為LM317的六01端;穩(wěn)壓器1]2輸出端3(+￥0此)經(jīng)過C8，C7濾波后輸出5V直流電壓給單片機MCU及其他電路。上述電路也可用其他常用穩(wěn)壓輸出電路來實現(xiàn)5V直流輸出。
[0028]如圖5所示:由TL072和R11，R17和C4組成電壓跟隨器，從而生產(chǎn)+2.5V的MVOL電壓。由于R11=R17，+5V經(jīng)過R11，R17分壓并且，作為運算放大器的同相輸入端，輸出電壓直接反饋到運算放大器的反相輸入端，而它的反饋電阻為零，使其電壓跟隨器，放大系數(shù)為1，所以運算放大器的輸出電壓等于同相端電壓，即為+2.5V，經(jīng)過C4濾波形成2.5V的MVOL電壓。+2.5V電路是專門設(shè)計用來實現(xiàn)輸入輸出電壓的全波檢測功能的基準電壓。電池電壓采樣電路如圖6所示:+15V電壓連接接地電容Cl后接入到運算放大器Ul的8腳，-15V電壓連接到UI的4腳；信號BAT+為電池正極、BAT-為電池負極，信號BAT+由JI的I腳接入通過電阻R8，Rl 5，R14，Rl 3，R7，R3和接地電阻R6、接地高頻濾波電容C2接入運算放大器同相輸入端;信號8八1'-由11的2腳接入通過電阻1?12，1?21，1?20，1?19和1?18接入運算放大器反相輸入端;輸出電壓通過電阻R24和電容C3反饋到運算放大器反相輸入端，從而形成電壓差動放大器。差動放大器通過把BAT+和BAT-電壓作比較，輸出BATVOL差模信號并且經(jīng)過并接電阻R24、電容C3到UlA的反相端。輸出電壓采樣電路如圖7所示:UPS輸出電壓采樣電路:+15V和-15V電源分別連接運算放大器U7的8腳、4腳;信號OUT N和信號OUT L分別從插座J5的I，2腳和5，6腳引入控制板，信號OUT L為UPS的輸出電壓的相線電壓，再通過電阻R65、R66、R103和R102限流，電容C27高頻濾波后，接入運算放大器U7A的同相端，同時2.5V的MVOL電壓也通過電阻R99接入同相端；信號OUT N為UPS的輸出電壓的零線電壓，通過電阻R69、R68、R108和R107后接入運算放大器U7A的反相端;輸出電壓通過電阻R106和電容C31反饋到運算放大器U7A的反相端，從而構(gòu)成了電壓差動放大器，當(dāng)UPS有輸出電壓時，采樣輸出電壓相線電壓OUT L和零線電壓OUT N電壓差動放大器作比較，通過運算放大器輸出差模信號，輸出信號經(jīng)并聯(lián)連接的R106和C31反饋到反相端，同時輸出信號經(jīng)電阻R104和接地高頻濾波電容C28后，分兩路輸出信號到主單片機和副單片機處理。分別是信號OUTPUT AD接入單片U4的21腳和信號OUTVOL接入單片機U6的7腳。因其采用的是電阻+運算放大器的方式檢測，是為了實現(xiàn)運行速度更快，檢測時間短，可實現(xiàn)小于4ms的切換時間，滿足IT行業(yè)精密儀器的使用。該電路結(jié)合+2.5V基準電壓，以2.5V為中線，大于2.5V為交流電壓的正半周，小2.5V為交流電壓的負半周，這樣可以實現(xiàn)對輸出交流電壓正半軸、負半軸的檢測，起到均衡辨別正負信號，對交流信號實現(xiàn)全波檢測，可判別交流電的正負電壓。
[0029]圖8為UPS輸入電壓采樣電路:信號INN和信號IN L分別從插座J5的I，2腳和3，4腳引入控制板，信號IN 1^為1^5的輸入電壓的相線電壓，再通過電阻1?70、1?71、1?116和1?115限流，電容C35高頻濾波后，接入運算放大器U7B的同相端，同時2.5V的MVOL電壓也通過電阻R113和接地電容C33后接入同相端;信號IN N為UPS的輸出電壓的零線電壓，通過電阻R72、R73、R123和R122后接入運算放大器U7B的反相端;輸出電壓通過電阻R120和電容C39反饋到運算放大器U7B的反相端，從而構(gòu)成了電壓差動放大器，當(dāng)UPS有輸入電壓時，采樣輸入電壓相線電壓IN L和零線電壓IN N電壓差動放大器作比較，通過運算放大器輸出差模信號，輸出信號經(jīng)并聯(lián)連接的R120和C39反饋到反相端，同時輸出信號經(jīng)電阻R117和接地高頻濾波電容C36后，分兩路輸出信號到主單片機和副單片機處理。分別是信號LINE AD接入單片U4的2腳和信號OUTVOL接入單片機U6的2腳。因其采用的是電阻+運算放大器的方式檢測，是為了實現(xiàn)運行速度更快，檢測時間短，可實現(xiàn)小于4ms的切換時間，滿足IT行業(yè)精密儀器的使用。該電路結(jié)合+2.5V基準電壓，以2.5V為中線，大于2.5V為交流電壓的正半周，小于2.5V為交流電壓的負半周，這樣可以實現(xiàn)對輸入交流電壓正半軸、負半軸的檢測，起到均衡辨別正負信號，對交流信號實現(xiàn)全波檢測，可判別交流電的正負電壓。
[0030]如圖9所示:信號IN LOAD為UPS輸出電壓相線經(jīng)電流互感器，由電流互感器采集生成為電壓信號，從插座J5的9，10腳引入控制板，J5的7、8腳接地;信號IN LOAD通過電阻R84接入運算放大器U5C的9腳反相端，同相端接地;運算放大器輸出端接二極管D6后經(jīng)R86反饋到反相端，同時接限流電阻R81和高頻濾波電容C23后分兩路連接到主單片機和副單片機；分別是信號LOAD接入單片機U4的22腳和信號LOAD AD接入單片機U6的5腳；由于R84=R86，使其放大系數(shù)為I，所以運算放大器的輸出電壓與輸入電壓相位相反。功率管或IGBT模塊電流檢測電路如圖10所示，電路原理是:采用功率管底板時則是以功率管MOSFET底板以電檢測板上左右兩排MOSFET功率管之間銅箔的信號，銅箔是有固定的電阻率，所以可以取其信號形成GSSL信號和GSSR信號；采用IGBT模塊時，則以IGBT模塊電流檢測板中電流互感器采集IGBT模塊的電流形成GSSL信號和GSSR信號，主控板功率管或IGBT模塊電流檢測電路比較信號GSSL和GSSR得出差模信號送入單片機。單片機以電流采樣值分析處理后作控制，實現(xiàn)出對UPS的短路保護、過流保護。信號GSSL和GSSR分別從插座J4的1、2腳和3、4腳引入控制板，插座J4的5、6腳接地，7、8腳接+15V和9、10腳接-15￥; GSSL通過限流電阻RllO與并聯(lián)的電阻R112和電容C32接地后，接入運算放大器U5D的12腳同相端，同時+5V電壓也通過電阻R47和接地電容C12接入GSSL端；GSSR通過限流電阻Rl 19后接入運算放大器U?反相端;輸出端電壓通過電阻R121和電容C40反饋到運算放大器U5D的反相端，從而構(gòu)成了電壓差動放大器；采樣GSSL信號和GSSR信號輸入電壓差動放大器作比較，通過運算放大器輸出成⑶RVOL信號;信號⑶RVOL通過R75連接到運算放大器U5A的反相端，U5A的同相端接地，+15V接至ljU5A的4腳，-15V接到U5A的4腳;U5A的I腳輸出端通過Rl 32連接到場效應(yīng)管Q9的柵極，Q9的柵極接+15V上拉電阻R77，Q9的源極接到+5V，Q9的漏極輸出L0CKDRV信號；U5A的I腳通過二極管D5連接到U5B的同相端同時通過電阻R78反饋到運算放大器U5A的反相端;U5B作電壓跟隨器，U5B的反相端6腳接到輸出端7腳經(jīng)過電阻R76和接地電容C22輸出⑶RPRT信號。繼電器驅(qū)動電路如圖11所示:采用場效應(yīng)管作為驅(qū)動繼電器，可以大電流驅(qū)動并聯(lián)的繼電器，實現(xiàn)大功率的穩(wěn)壓。單片機產(chǎn)生6路驅(qū)動信號，分別是R B00ST3，R B00ST2，R BOOSTER TRIM,R PASS和R OUT繼電器驅(qū)動信號；其中驅(qū)動信號R OUT為UPS輸出繼電器驅(qū)動信號，R PASS為UPS輸入繼電器驅(qū)動信號。驅(qū)動信號R OUT接下拉電阻RlOl通過電阻RlOl連接到驅(qū)動電阻R124和接地高頻濾波電容C42后接入場效應(yīng)管Q7的柵極，Q4的源極接地，Q4的漏極連接到J9的13，14腳輸出控制輸出繼電器。同時通過電阻RlOl的信號連接到二極管D13到Jll的2腳，Jll的I腳接地Jll為UPS的手動維修旁路輸入端。當(dāng)Jll回路閉合，Q7的柵極下拉接地，輸出繼電器失電彈開使市電經(jīng)過旁路輸出使UPS切換成維修旁路狀態(tài);驅(qū)動信號R PASS，接下拉電阻尺136后連接到場效應(yīng)管08的柵極，08的源極接地，08的漏極連接到幾的9，10腳輸出控制輸入繼電器。信號R B00ST,R B00ST2 R B00ST3和R TR頂均為穩(wěn)壓繼電器的驅(qū)動信號;驅(qū)動信號R BOOST接下拉電阻Rl 38后連接到場效應(yīng)管Q6的柵極，Q6的源極接地，Q6的漏極連接到J9的5、6腳輸出；驅(qū)動信號R B00ST2接下拉電阻R139后連接到場效應(yīng)管Q4的柵極，Q4的源極接地，Q4的漏極連接到J9的3、4腳輸出；驅(qū)動信號R B00ST3接下拉電阻R140后連接場效應(yīng)管Q14的柵極，Q14的源極接地，Q14漏極連接到J9的1、2腳輸出；驅(qū)動信號R TRIM接下拉電阻Rl 37后連接到場效應(yīng)管Q5的柵極，Q5的源極接地，Q5的漏極連接到J9的7、8腳輸出。
[0031]逆變橋驅(qū)動電路如圖12所示:插座J7為逆變橋驅(qū)動信號的輸出插座，+5V通過電阻R74連接到J7的5、6腳輸出，信號HPOWER+由CNl的5、7腳接到J7的1、2腳;信號HPOWER-由CNl的6、8腳連接到J7的3、4腳;PffM驅(qū)動信號PWM+從單片機U6的13腳輸出，接在下拉電阻R85，再通過限流電阻R82接到場效應(yīng)管Qll的柵極，同時通過二極管D8接入場效應(yīng)管Q13的漏極；Qll的源極接在上拉在+5V電阻R125和二極管D7接地之間，Qll的漏極通過R79連接到J7的9、10腳輸出DRVHL驅(qū)動信號；同理信號PffM+通過限流電阻R83接到場效應(yīng)管QlO的柵極，同時通過二極管D9接入場效應(yīng)管Q12的漏極;QlO的源極接在上拉在+5V電阻R125和二極管D7接地之間，QlO的漏極通過R80連接到J7的11、12腳輸出DRVHR驅(qū)動信號;BUS+驅(qū)動信號從單片機U6的22腳輸出，通過限流電阻R90接入場效應(yīng)管Q13的柵極，Q13源極接地，Q13的漏極通過電阻R89連接到J7的7、8腳輸出DRVLL驅(qū)動信號；同時BUS+通過R91接到PWM-;BUS+驅(qū)動信號從單片機U6的22腳輸出，通過限流電阻R93接入場效應(yīng)管Ql2的柵極，Ql2源極接地，Ql2的漏極通過電阻R88連接到J7的13、14腳輸出DRVLR驅(qū)動信號；同時BUS-通過R92接到PWM-;PffM-驅(qū)動信號從單片機U6的23腳輸出，接下拉電阻R96后，分別通過限流電阻R91、R90和R92、R93接入Q13和Q12的柵極。
[0032]單片機控制電路如圖13所示:電路的控制核心采用單片機，分別由兩塊單片機互相控制和處理數(shù)據(jù)。有源晶振Zl和電容C21組成晶振電路與單片機的9腳連接組成內(nèi)部的時鐘電路;單片機20腳電源腳VDD接入+5V，8腳VSS接地，兩者之間并接去耦電容C26; UPS輸入輸出電壓采樣信號LINE AD和OUTPUT AD分別接入單片機U6內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換引腳2、7腳，數(shù)據(jù)經(jīng)單片機處理后作相應(yīng)的控制;逆變橋GSS電流比較信號⑶RPRT接入單片機U6內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換3腳，從而實現(xiàn)對逆變橋GSS電流采樣，經(jīng)單片機處理后作相應(yīng)的控制；電池電壓信號BATVOL經(jīng)電阻R95和接地高頻濾波電容C25后接入單片機U6內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換的4腳，實現(xiàn)對電池電壓監(jiān)測；負載信號LOAD AD接入單片機U6內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換5腳，實現(xiàn)對UPS負載情況的監(jiān)測，經(jīng)單片機處理后作相應(yīng)的控制，如輕載電池保護，過載保護處理等;鎖逆變橋驅(qū)動信號L0CKDRV經(jīng)過分壓電阻R133和R98接入單片機U6的6腳；單片機U6的10腳連接接地電阻R134和電阻R127輸出R 8005了3信號；單片機1]6的11腳輸出1? OUT驅(qū)動信號；單片機U6的12通過R109輸出R B00ST2驅(qū)動信號；單片機U6的24腳分別輸出信號A PASS連接到R67后接入單片機U4的I腳和通過電阻Rl 18輸出R PASS驅(qū)動信號；單片機U6的25腳通過電阻Rl 11輸出RBOOST驅(qū)動信號；單片機U6的28腳通過電阻Rl 14輸出R TR頂驅(qū)動信號；單片機U6的14、15腳分別接收單片機U4傳送過來的30(_4和301_]信號；單片機U6的16腳經(jīng)過R105連接SDO信號到單片機U4;單片機U6的17腳作為232通信信號TX_A的輸出端;單片機U3的18腳通過接地電容C30后輸出232通信信號RX_A;單片機U6的26腳通過電阻R94后連接接地電容C24和接地電阻R87;單片機U6的27腳通過電阻R97接地;單片機U6的13、21、22、23腳分別輸出PffM+、BUS-、 BUS+、PffM-等PffM驅(qū)動信號接入逆變橋驅(qū)動電路。
【主權(quán)項】
1.一種單進單出工頻在線互動式UPS控制板，包括+5V電壓產(chǎn)生電路、+2.5V基準電壓產(chǎn)生電路、電池電壓采樣電路、輸入電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路、功率管或IGBT模塊電流檢測電路、逆變橋驅(qū)動電路、繼電器驅(qū)動電路和主副單片機控制電路，其特征在于，所述主副單片機控制電路分別連接+5V電壓產(chǎn)生電路、+2.5V基準電壓產(chǎn)生電路、電池電壓采樣電路、溫度采樣電路、輸入電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路、功率管或IGBT模塊電流檢測電路、逆變橋驅(qū)動電路、繼電器驅(qū)動電路、輸出負載電流檢測電路和時鐘電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單進單出工頻在線互動式UPS控制板，其特征在于，所述主副單片機控制電路還輸出232通信信號、蜂鳴器驅(qū)動信號、顯示驅(qū)動信號和風(fēng)扇驅(qū)動信號。
【文檔編號】H02J7/00GK205724953SQ201620258092
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】莫偉江
【申請人】佛山市上馳電源科技有限公司
【專利摘要】本實用新型公開了一種單進單出工頻在線互動式UPS控制板，包括+5V電壓產(chǎn)生電路、+2.5V基準電壓產(chǎn)生電路、電池電壓采樣電路、輸入電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路、功率管或IGBT模塊電流檢測電路、逆變橋驅(qū)動電路、繼電器驅(qū)動電路和主副單片機控制電路。本實用新型單進單出工頻在線互動式UPS控制板具有更好的實用性，及線路簡單，功能齊全的優(yōu)點度。
【專利說明】
一種單進單出工頻在線互動式UPS控制板
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種控制板，具體是一種單進單出工頻在線互動式UPS控制板。
【背景技術(shù)】
[0002]由于技術(shù)的限制，現(xiàn)有互動機控制板應(yīng)用在小功率UPS領(lǐng)域，驅(qū)動能力比較弱，檢測信號干擾大，發(fā)熱量大。并且電路復(fù)雜，工藝繁瑣，因此若生產(chǎn)過程中出現(xiàn)故障問題，技術(shù)人員維修困難，大大加重了生產(chǎn)壓力，減慢了生產(chǎn)效率，若不能及時解決維修問題還會造成積壓，會造成加大成本的投入。
[0003]本實用新型公開一種多功能單相型的工頻在線互動式UPS的控制板。為解決上述問題，本實用新型單相工頻在線互動式不間斷電源控制板將最核心最復(fù)雜的電路，采用全貼片元件，優(yōu)化了電路，集中在一塊82平方厘米左右的線路板上，使UPS的工藝得到提升;控制板能耗小、增強了對功率管或IGBT模塊驅(qū)動能力、對繼電器的驅(qū)動能力、檢測信號電路的抗干擾能力強而且穩(wěn)定準確、對UPS保護能力增強。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種單進單出工頻在線互動式UPS控制板，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種單進單出工頻在線互動式UPS控制板，包括+5V電壓產(chǎn)生電路、+2.5V基準電壓產(chǎn)生電路、電池電壓采樣電路、輸入電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路、功率管或IGBT模塊電流檢測電路、逆變橋驅(qū)動電路、繼電器驅(qū)動電路和主副單片機控制電路，所述主副單片機控制電路分別連接+5V電壓產(chǎn)生電路、+2.5V基準電壓產(chǎn)生電路、電池電壓采樣電路、溫度采樣電路、輸入電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路、功率管或IGBT模塊電流檢測電路、逆變橋驅(qū)動電路、繼電器驅(qū)動電路、輸出負載電流檢測電路和時鐘電路。
[0007]作為本實用新型的優(yōu)選方案:所述主副單片機控制電路還輸出232通信信號、蜂鳴器驅(qū)動信號、顯示驅(qū)動信號和風(fēng)扇驅(qū)動信號。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:本實用新型單進單出工頻在線互動式UPS控制板具有更好的實用性，及線路簡單，功能齊全的優(yōu)點度。
【附圖說明】
[0009]圖1為單進單出工頻在線互動式UPS控制板的結(jié)構(gòu)框圖；
[0010]圖2為控制板接口示意圖；
[0011]圖3為控制板電源的電路圖；
[0012]圖4為+5V電壓產(chǎn)生電路的電路圖；
[0013]圖5為+2.5V基準電壓產(chǎn)生電路的電路圖；
[0014]圖6為電池電壓采樣電路的的電路圖；
[0015]圖7為輸出電壓采樣電路的電路圖；
[0016]圖8為輸入電壓采樣電路的電路圖；
[0017]圖9為負載檢測采樣電路電路圖；
[0018]圖10為功率管或IGBT模塊電流檢測電路的電路圖；
[0019]圖11為繼電器驅(qū)動電路的電路圖；
[0020]圖12為逆變橋驅(qū)動電路的電路圖；
[0021]圖13為主副單片機控制電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0022]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0023]請參閱圖1-13，本實用新型實施例中，一種單進單出工頻在線互動式UPS控制板，包括+5V電壓產(chǎn)生電路、+2.5V基準電壓產(chǎn)生電路、電池電壓采樣電路、輸入電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路、功率管或IGBT模塊電流檢測電路、逆變橋驅(qū)動電路、繼電器驅(qū)動電路和主副單片機控制電路，所述主副單片機控制電路分別連接+5V電壓產(chǎn)生電路、+2.5V基準電壓產(chǎn)生電路、電池電壓采樣電路、溫度采樣電路、輸入電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路、功率管或IGBT模塊電流檢測電路、逆變橋驅(qū)動電路、繼電器驅(qū)動電路、輸出負載電流檢測電路和時鐘電路。
[0024]主副單片機控制電路還輸出232通信信號、蜂鳴器驅(qū)動信號、顯示驅(qū)動信號和風(fēng)扇驅(qū)動信號。
[0025]本實用新型的工作原理是:如圖2所示:單進單出在線互動式控制板由多個接口實現(xiàn)接收發(fā)送數(shù)據(jù)給單片機予以分析處理及提供驅(qū)動信號;CNl為20P針座由外部開關(guān)電源提供可靠的電源接入給控制板，提供+15V、-15V、+12V、HPOffER+、HPOffER-、FANS、SVD、地、SW11和SW2信號;Jl插座為電池電壓輸入插座;J2插座為溫度采樣接口； J3插座為顯示驅(qū)動信號接口 ；J4插座為功率管或IGBT模塊電流檢測電路接口； J5插座為輸出負載電流采樣電路、輸出電壓采樣和輸入電壓采樣接口 ；J6為程序燒寫接口 ；J7為逆變橋的驅(qū)動信號接口； J8為COM接口 ；J9為繼電器的驅(qū)動信號接口 ； JlO為控制板與外部通訊的232通訊接口 ； Jl I為手動維修旁路檢測接口。
[0026]如圖3所示:單進單出在線互動式控制板由CNl輸入插座提供可靠的工作電源。+15V電源由CNl的14腳引入連接接地電容C37、C14和接地電解電容C13后提供穩(wěn)定+15V電源;-15V電源由CNl的15腳引入連接接地電容C38、C16和接地電解電容C15后提供穩(wěn)定-15V電源;+12V電源由CNl的12、13、16、17腳引入控制板;地與CNl的9、10、11和19連接。
[0027]如圖4所示+5V電源，主要由濾波電容C7，C8，C9，ClO，分壓電阻R39，R40以及三端穩(wěn)壓芯片LM317連接而成;從輸入插座CNl的12，13，16，17腳經(jīng)二極管D2引入電壓+12V，經(jīng)過電解電容ClO和C9并聯(lián)組成的濾波電路，作為三端穩(wěn)壓芯片LM317的輸入Vin及+12VDD;通過R39和R40對輸出端電壓和地GND的分壓，作為LM317的六01端;穩(wěn)壓器1]2輸出端3(+￥0此)經(jīng)過C8，C7濾波后輸出5V直流電壓給單片機MCU及其他電路。上述電路也可用其他常用穩(wěn)壓輸出電路來實現(xiàn)5V直流輸出。
[0028]如圖5所示:由TL072和R11，R17和C4組成電壓跟隨器，從而生產(chǎn)+2.5V的MVOL電壓。由于R11=R17，+5V經(jīng)過R11，R17分壓并且，作為運算放大器的同相輸入端，輸出電壓直接反饋到運算放大器的反相輸入端，而它的反饋電阻為零，使其電壓跟隨器，放大系數(shù)為1，所以運算放大器的輸出電壓等于同相端電壓，即為+2.5V，經(jīng)過C4濾波形成2.5V的MVOL電壓。+2.5V電路是專門設(shè)計用來實現(xiàn)輸入輸出電壓的全波檢測功能的基準電壓。電池電壓采樣電路如圖6所示:+15V電壓連接接地電容Cl后接入到運算放大器Ul的8腳，-15V電壓連接到UI的4腳；信號BAT+為電池正極、BAT-為電池負極，信號BAT+由JI的I腳接入通過電阻R8，Rl 5，R14，Rl 3，R7，R3和接地電阻R6、接地高頻濾波電容C2接入運算放大器同相輸入端;信號8八1'-由11的2腳接入通過電阻1?12，1?21，1?20，1?19和1?18接入運算放大器反相輸入端;輸出電壓通過電阻R24和電容C3反饋到運算放大器反相輸入端，從而形成電壓差動放大器。差動放大器通過把BAT+和BAT-電壓作比較，輸出BATVOL差模信號并且經(jīng)過并接電阻R24、電容C3到UlA的反相端。輸出電壓采樣電路如圖7所示:UPS輸出電壓采樣電路:+15V和-15V電源分別連接運算放大器U7的8腳、4腳;信號OUT N和信號OUT L分別從插座J5的I，2腳和5，6腳引入控制板，信號OUT L為UPS的輸出電壓的相線電壓，再通過電阻R65、R66、R103和R102限流，電容C27高頻濾波后，接入運算放大器U7A的同相端，同時2.5V的MVOL電壓也通過電阻R99接入同相端；信號OUT N為UPS的輸出電壓的零線電壓，通過電阻R69、R68、R108和R107后接入運算放大器U7A的反相端;輸出電壓通過電阻R106和電容C31反饋到運算放大器U7A的反相端，從而構(gòu)成了電壓差動放大器，當(dāng)UPS有輸出電壓時，采樣輸出電壓相線電壓OUT L和零線電壓OUT N電壓差動放大器作比較，通過運算放大器輸出差模信號，輸出信號經(jīng)并聯(lián)連接的R106和C31反饋到反相端，同時輸出信號經(jīng)電阻R104和接地高頻濾波電容C28后，分兩路輸出信號到主單片機和副單片機處理。分別是信號OUTPUT AD接入單片U4的21腳和信號OUTVOL接入單片機U6的7腳。因其采用的是電阻+運算放大器的方式檢測，是為了實現(xiàn)運行速度更快，檢測時間短，可實現(xiàn)小于4ms的切換時間，滿足IT行業(yè)精密儀器的使用。該電路結(jié)合+2.5V基準電壓，以2.5V為中線，大于2.5V為交流電壓的正半周，小2.5V為交流電壓的負半周，這樣可以實現(xiàn)對輸出交流電壓正半軸、負半軸的檢測，起到均衡辨別正負信號，對交流信號實現(xiàn)全波檢測，可判別交流電的正負電壓。
[0029]圖8為UPS輸入電壓采樣電路:信號INN和信號IN L分別從插座J5的I，2腳和3，4腳引入控制板，信號IN 1^為1^5的輸入電壓的相線電壓，再通過電阻1?70、1?71、1?116和1?115限流，電容C35高頻濾波后，接入運算放大器U7B的同相端，同時2.5V的MVOL電壓也通過電阻R113和接地電容C33后接入同相端;信號IN N為UPS的輸出電壓的零線電壓，通過電阻R72、R73、R123和R122后接入運算放大器U7B的反相端;輸出電壓通過電阻R120和電容C39反饋到運算放大器U7B的反相端，從而構(gòu)成了電壓差動放大器，當(dāng)UPS有輸入電壓時，采樣輸入電壓相線電壓IN L和零線電壓IN N電壓差動放大器作比較，通過運算放大器輸出差模信號，輸出信號經(jīng)并聯(lián)連接的R120和C39反饋到反相端，同時輸出信號經(jīng)電阻R117和接地高頻濾波電容C36后，分兩路輸出信號到主單片機和副單片機處理。分別是信號LINE AD接入單片U4的2腳和信號OUTVOL接入單片機U6的2腳。因其采用的是電阻+運算放大器的方式檢測，是為了實現(xiàn)運行速度更快，檢測時間短，可實現(xiàn)小于4ms的切換時間，滿足IT行業(yè)精密儀器的使用。該電路結(jié)合+2.5V基準電壓，以2.5V為中線，大于2.5V為交流電壓的正半周，小于2.5V為交流電壓的負半周，這樣可以實現(xiàn)對輸入交流電壓正半軸、負半軸的檢測，起到均衡辨別正負信號，對交流信號實現(xiàn)全波檢測，可判別交流電的正負電壓。
[0030]如圖9所示:信號IN LOAD為UPS輸出電壓相線經(jīng)電流互感器，由電流互感器采集生成為電壓信號，從插座J5的9，10腳引入控制板，J5的7、8腳接地;信號IN LOAD通過電阻R84接入運算放大器U5C的9腳反相端，同相端接地;運算放大器輸出端接二極管D6后經(jīng)R86反饋到反相端，同時接限流電阻R81和高頻濾波電容C23后分兩路連接到主單片機和副單片機；分別是信號LOAD接入單片機U4的22腳和信號LOAD AD接入單片機U6的5腳；由于R84=R86，使其放大系數(shù)為I，所以運算放大器的輸出電壓與輸入電壓相位相反。功率管或IGBT模塊電流檢測電路如圖10所示，電路原理是:采用功率管底板時則是以功率管MOSFET底板以電檢測板上左右兩排MOSFET功率管之間銅箔的信號，銅箔是有固定的電阻率，所以可以取其信號形成GSSL信號和GSSR信號；采用IGBT模塊時，則以IGBT模塊電流檢測板中電流互感器采集IGBT模塊的電流形成GSSL信號和GSSR信號，主控板功率管或IGBT模塊電流檢測電路比較信號GSSL和GSSR得出差模信號送入單片機。單片機以電流采樣值分析處理后作控制，實現(xiàn)出對UPS的短路保護、過流保護。信號GSSL和GSSR分別從插座J4的1、2腳和3、4腳引入控制板，插座J4的5、6腳接地，7、8腳接+15V和9、10腳接-15￥; GSSL通過限流電阻RllO與并聯(lián)的電阻R112和電容C32接地后，接入運算放大器U5D的12腳同相端，同時+5V電壓也通過電阻R47和接地電容C12接入GSSL端；GSSR通過限流電阻Rl 19后接入運算放大器U?反相端;輸出端電壓通過電阻R121和電容C40反饋到運算放大器U5D的反相端，從而構(gòu)成了電壓差動放大器；采樣GSSL信號和GSSR信號輸入電壓差動放大器作比較，通過運算放大器輸出成⑶RVOL信號;信號⑶RVOL通過R75連接到運算放大器U5A的反相端，U5A的同相端接地，+15V接至ljU5A的4腳，-15V接到U5A的4腳;U5A的I腳輸出端通過Rl 32連接到場效應(yīng)管Q9的柵極，Q9的柵極接+15V上拉電阻R77，Q9的源極接到+5V，Q9的漏極輸出L0CKDRV信號；U5A的I腳通過二極管D5連接到U5B的同相端同時通過電阻R78反饋到運算放大器U5A的反相端;U5B作電壓跟隨器，U5B的反相端6腳接到輸出端7腳經(jīng)過電阻R76和接地電容C22輸出⑶RPRT信號。繼電器驅(qū)動電路如圖11所示:采用場效應(yīng)管作為驅(qū)動繼電器，可以大電流驅(qū)動并聯(lián)的繼電器，實現(xiàn)大功率的穩(wěn)壓。單片機產(chǎn)生6路驅(qū)動信號，分別是R B00ST3，R B00ST2，R BOOSTER TRIM,R PASS和R OUT繼電器驅(qū)動信號；其中驅(qū)動信號R OUT為UPS輸出繼電器驅(qū)動信號，R PASS為UPS輸入繼電器驅(qū)動信號。驅(qū)動信號R OUT接下拉電阻RlOl通過電阻RlOl連接到驅(qū)動電阻R124和接地高頻濾波電容C42后接入場效應(yīng)管Q7的柵極，Q4的源極接地，Q4的漏極連接到J9的13，14腳輸出控制輸出繼電器。同時通過電阻RlOl的信號連接到二極管D13到Jll的2腳，Jll的I腳接地Jll為UPS的手動維修旁路輸入端。當(dāng)Jll回路閉合，Q7的柵極下拉接地，輸出繼電器失電彈開使市電經(jīng)過旁路輸出使UPS切換成維修旁路狀態(tài);驅(qū)動信號R PASS，接下拉電阻尺136后連接到場效應(yīng)管08的柵極，08的源極接地，08的漏極連接到幾的9，10腳輸出控制輸入繼電器。信號R B00ST,R B00ST2 R B00ST3和R TR頂均為穩(wěn)壓繼電器的驅(qū)動信號;驅(qū)動信號R BOOST接下拉電阻Rl 38后連接到場效應(yīng)管Q6的柵極，Q6的源極接地，Q6的漏極連接到J9的5、6腳輸出；驅(qū)動信號R B00ST2接下拉電阻R139后連接到場效應(yīng)管Q4的柵極，Q4的源極接地，Q4的漏極連接到J9的3、4腳輸出；驅(qū)動信號R B00ST3接下拉電阻R140后連接場效應(yīng)管Q14的柵極，Q14的源極接地，Q14漏極連接到J9的1、2腳輸出；驅(qū)動信號R TRIM接下拉電阻Rl 37后連接到場效應(yīng)管Q5的柵極，Q5的源極接地，Q5的漏極連接到J9的7、8腳輸出。
[0031]逆變橋驅(qū)動電路如圖12所示:插座J7為逆變橋驅(qū)動信號的輸出插座，+5V通過電阻R74連接到J7的5、6腳輸出，信號HPOWER+由CNl的5、7腳接到J7的1、2腳;信號HPOWER-由CNl的6、8腳連接到J7的3、4腳;PffM驅(qū)動信號PWM+從單片機U6的13腳輸出，接在下拉電阻R85，再通過限流電阻R82接到場效應(yīng)管Qll的柵極，同時通過二極管D8接入場效應(yīng)管Q13的漏極；Qll的源極接在上拉在+5V電阻R125和二極管D7接地之間，Qll的漏極通過R79連接到J7的9、10腳輸出DRVHL驅(qū)動信號；同理信號PffM+通過限流電阻R83接到場效應(yīng)管QlO的柵極，同時通過二極管D9接入場效應(yīng)管Q12的漏極;QlO的源極接在上拉在+5V電阻R125和二極管D7接地之間，QlO的漏極通過R80連接到J7的11、12腳輸出DRVHR驅(qū)動信號;BUS+驅(qū)動信號從單片機U6的22腳輸出，通過限流電阻R90接入場效應(yīng)管Q13的柵極，Q13源極接地，Q13的漏極通過電阻R89連接到J7的7、8腳輸出DRVLL驅(qū)動信號；同時BUS+通過R91接到PWM-;BUS+驅(qū)動信號從單片機U6的22腳輸出，通過限流電阻R93接入場效應(yīng)管Ql2的柵極，Ql2源極接地，Ql2的漏極通過電阻R88連接到J7的13、14腳輸出DRVLR驅(qū)動信號；同時BUS-通過R92接到PWM-;PffM-驅(qū)動信號從單片機U6的23腳輸出，接下拉電阻R96后，分別通過限流電阻R91、R90和R92、R93接入Q13和Q12的柵極。
[0032]單片機控制電路如圖13所示:電路的控制核心采用單片機，分別由兩塊單片機互相控制和處理數(shù)據(jù)。有源晶振Zl和電容C21組成晶振電路與單片機的9腳連接組成內(nèi)部的時鐘電路;單片機20腳電源腳VDD接入+5V，8腳VSS接地，兩者之間并接去耦電容C26; UPS輸入輸出電壓采樣信號LINE AD和OUTPUT AD分別接入單片機U6內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換引腳2、7腳，數(shù)據(jù)經(jīng)單片機處理后作相應(yīng)的控制;逆變橋GSS電流比較信號⑶RPRT接入單片機U6內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換3腳，從而實現(xiàn)對逆變橋GSS電流采樣，經(jīng)單片機處理后作相應(yīng)的控制；電池電壓信號BATVOL經(jīng)電阻R95和接地高頻濾波電容C25后接入單片機U6內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換的4腳，實現(xiàn)對電池電壓監(jiān)測；負載信號LOAD AD接入單片機U6內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換5腳，實現(xiàn)對UPS負載情況的監(jiān)測，經(jīng)單片機處理后作相應(yīng)的控制，如輕載電池保護，過載保護處理等;鎖逆變橋驅(qū)動信號L0CKDRV經(jīng)過分壓電阻R133和R98接入單片機U6的6腳；單片機U6的10腳連接接地電阻R134和電阻R127輸出R 8005了3信號；單片機1]6的11腳輸出1? OUT驅(qū)動信號；單片機U6的12通過R109輸出R B00ST2驅(qū)動信號；單片機U6的24腳分別輸出信號A PASS連接到R67后接入單片機U4的I腳和通過電阻Rl 18輸出R PASS驅(qū)動信號；單片機U6的25腳通過電阻Rl 11輸出RBOOST驅(qū)動信號；單片機U6的28腳通過電阻Rl 14輸出R TR頂驅(qū)動信號；單片機U6的14、15腳分別接收單片機U4傳送過來的30(_4和301_]信號；單片機U6的16腳經(jīng)過R105連接SDO信號到單片機U4;單片機U6的17腳作為232通信信號TX_A的輸出端;單片機U3的18腳通過接地電容C30后輸出232通信信號RX_A;單片機U6的26腳通過電阻R94后連接接地電容C24和接地電阻R87;單片機U6的27腳通過電阻R97接地;單片機U6的13、21、22、23腳分別輸出PffM+、BUS-、 BUS+、PffM-等PffM驅(qū)動信號接入逆變橋驅(qū)動電路。
【主權(quán)項】
1.一種單進單出工頻在線互動式UPS控制板，包括+5V電壓產(chǎn)生電路、+2.5V基準電壓產(chǎn)生電路、電池電壓采樣電路、輸入電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路、功率管或IGBT模塊電流檢測電路、逆變橋驅(qū)動電路、繼電器驅(qū)動電路和主副單片機控制電路，其特征在于，所述主副單片機控制電路分別連接+5V電壓產(chǎn)生電路、+2.5V基準電壓產(chǎn)生電路、電池電壓采樣電路、溫度采樣電路、輸入電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路、功率管或IGBT模塊電流檢測電路、逆變橋驅(qū)動電路、繼電器驅(qū)動電路、輸出負載電流檢測電路和時鐘電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單進單出工頻在線互動式UPS控制板，其特征在于，所述主副單片機控制電路還輸出232通信信號、蜂鳴器驅(qū)動信號、顯示驅(qū)動信號和風(fēng)扇驅(qū)動信號。
【文檔編號】H02J7/00GK205724953SQ201620258092
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】莫偉江
【申請人】佛山市上馳電源科技有限公司
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