專利名稱：不間斷電源和使不間斷電源省電的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及不間斷電源(UPS)。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，對供電系統(tǒng)的質(zhì)量要求也不斷提高。由于UPS可以在 負載突然斷電時能夠及時給負載提供連續(xù)的、穩(wěn)定的、純凈的交流正弦波電源，從而避免引 起數(shù)據(jù)丟失和錯誤、設(shè)備損壞或失控死機、停止工作等事故，因此被廣泛用于使用電子設(shè)備 的許多行業(yè)。通常，作為電子設(shè)備的備用電源設(shè)備，當(dāng)市電正常輸入時，UPS將市電穩(wěn)壓后供給 負載使用，同時對UPS機內(nèi)電池充電，將能量儲存在機內(nèi)電池中，而當(dāng)市電突然中斷(事故 停電)或輸入故障時，UPS立即將機內(nèi)電池的能量轉(zhuǎn)換為交流電繼續(xù)供負載使用，使負載維 持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。然而，人們基本上均關(guān)注于UPS為負載供電的質(zhì)量，而很少關(guān)注當(dāng)負載不使用或 者切除電源時UPS的狀態(tài)，在這種情況下，通常會讓UPS繼續(xù)保持通電狀態(tài)。這意味著UPS 浪費其備用電源的能量而進入小電流(絹電流)放電周期。一般來說，UPS僅僅具有幾百 個放電周期，更多的浪費意味著更短的壽命，這對于用戶來說是不利的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種不間斷電源，其可以根據(jù)負載水平而自動斷電，從而減 少其備用電源的能量的浪費。本發(fā)明的另一目的是提供一種不間斷電源，其可以根據(jù)負載水平而自動啟動。本發(fā)明的再一目的是提供一種使不間斷電源省電的方法。這里所述的“負載水平”是指負載的耗電大小。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種不間斷電源，其具有待機模式和備用模式，其能 夠自動檢測負載水平，在備用模式下，當(dāng)檢測到負載水平小于指定水平時，該不間斷電源自 動關(guān)機斷電。根據(jù)本發(fā)明的上述不間斷電源，在待機模式下，當(dāng)檢測到負載水平上升到所述指 定水平以上時，該不間斷電源自動開機供電。根據(jù)本發(fā)明的上述不間斷電源，當(dāng)所述負載具有備用電池時，該不間斷電源在負 載處于非工作狀態(tài)、其備用電池電量不滿時，檢測到的負載水平將大于等于所述指定水平， 這時該不間斷電源將保持處于備用模式而給負載的備用電池充電直至使其充滿，在負載的 備用電池被充滿后，該不間斷電源會檢測到負載水平小于所述指定水平，這時該不間斷電 源自動關(guān)掉備用電池并切斷交流輸出而進入待機模式。根據(jù)本發(fā)明的上述不間斷電源，包括輸入單元，用于從交流電源接收輸入交流 電；控制單元，其耦合至輸入單元和輸出單元，用于控制不間斷電源的工作模式；輸出單 元，由控制單元控制其是否向負載供電；其中，所述控制單元還用于自動檢測負載水平，并根據(jù)檢測到的負載水平而使不間斷電源自動關(guān)機斷電或自動開機供電。所述控制單元可以 由微處理器，例如單片機來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的上述不間斷電源，所述控制單元包括電流傳感器，用于感測負載的 電流，其可以由霍耳傳感器或電流采樣電阻來實現(xiàn)；檢測單元，用于對電流傳感器感測到的 負載的電流進行處理；判斷單元，用于根據(jù)來自檢測單元的電流來判斷所檢測的負載水平 是否在指定水平以上。可選地，所述控制單元中的電流傳感器及檢測單元也可以從其中分 離出來而成為獨立的單元。根據(jù)本發(fā)明的上述不間斷電源，所述控制單元還包括定時叫醒單元，用于在不間 斷電源處于待機模式時，每隔指定時間叫醒UPS且在非常短的時間使能輸出單元進行交流 輸出，以檢測負載水平，當(dāng)負載水平在指定水平以上時，使不間斷電源開機供電，而當(dāng)負載 水平小于指定水平時，控制單元再次進入睡眠狀態(tài)，不間斷電源進入待機模式根據(jù)本發(fā)明的上述不間斷電源，其中的單元劃分可以根據(jù)需要和功能進行適當(dāng)?shù)?調(diào)整，而不局限于上述劃分。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種使不間斷電源省電的方法，不間斷電源能夠自 動檢測負載水平，當(dāng)檢測到負載水平小于指定水平時，該不間斷電源自動關(guān)機斷電。根據(jù)本發(fā)明的上述方法，包括如下步驟不間斷電源檢測是否接有外部交流電源， 當(dāng)檢測到接有外部交流電源時，則不間斷電源切換到由外部交流電源直接給負載供電；當(dāng) 檢測到?jīng)]有連接外部交流電源時，切換到其內(nèi)部備用電池供電；在不間斷電源的備用電池 供電時，檢測負載的交流輸出電流，并計算負載的輸出功率；將負載的輸出功率與指定水平 進行比較，當(dāng)其在指定水平以上時，不間斷電源持續(xù)使能交流輸出；當(dāng)其小于指定水平時， 不間斷電源進入待機狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的上述方法，在不間斷電源處于待機狀態(tài)時，當(dāng)不間斷電源檢測到負 載水平在所述指定水平以上時，該不間斷電源自動開機供電。根據(jù)本發(fā)明的上述方法，在不間斷電源處于待機狀態(tài)時，每隔一預(yù)定時間喚醒，短 暫使能交流輸出，檢測交流輸出水平，并且將其與所述指定水平比較，當(dāng)其在所述指定水平 以上時，不間斷電源自動開機；當(dāng)其小于所述指定水平時，不間斷電源再次進入待機狀態(tài)。本發(fā)明的不間斷電源在負載降到指定水平以下時會自動斷電或者禁止交流輸出， 從而使用戶將UPS置于一邊時，UPS本身會自動斷電，這樣可以防止UPS在非備用模式時浪 費能量，節(jié)省UPS備用能量而延長其使用壽命。而當(dāng)UPS的輸出負載大于指定水平時，UPS 將通電或者使其交流輸出自動激活，這樣，用戶只需控制工作系統(tǒng)即負載而無需關(guān)照UPS。
圖1示出了應(yīng)用了本發(fā)明的UPS的系統(tǒng)的方框示意圖；圖2示出了本發(fā)明的UPS中的控制單元的方框示意圖；圖3示出了本發(fā)明的一種使UPS省電的方法流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖通過實施例進一步詳細描述本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅僅限于此。圖1示出了使用本發(fā)明的UPS的系統(tǒng)的方框示意圖。如圖1所示，所述系統(tǒng)包括交流輸入電源11、UPS 12、以及負載13，所述負載13經(jīng)UPS 12連接于交流輸入電源11。 這里交流輸入電源11可以是連接到市電的設(shè)置于墻壁上的電源插座；負載13代表可以使 用UPS 12的諸如計算機之類的所有電子設(shè)備，其具有電源輸入端131和工作系統(tǒng)132，可 選地，還可以包括電池133。所述UPS 12具有待機模式(即不使用儲備其備用供電單元中 的電能對外部設(shè)備供電)和備用模式(即使用儲備其備用供電單元中的電能對外部設(shè)備供 電)，當(dāng)交流輸入電源11是可以提供的時候，UPS 12處于待機模式，僅將交流輸入電源11 的交流電傳遞至負載13。當(dāng)交流輸入電源11是不可提供的時候，UPS 12以其備用模式工 作，使用其儲備在備用供電單元(例如電池)中的能量為負載供電。在圖1所示的系統(tǒng)中，所述UPS 12包括輸入單元120、電流傳感器121、檢測單元 122、判斷單元123、輸出單元124，所述輸出單元124中設(shè)置有備用供電單元1241。其中所 述輸入單元120，例如可以是UPS的電源輸入接口，用于接收來自交流輸入電源11的交流 電，并將其傳遞給負載。所述電流傳感器121例如可以是霍耳傳感器或電流采樣電阻，用于 感測負載電流，并將感測到的負載電流傳送至檢測單元122。所述檢測單元122例如可以 包括運算放大器、A/D轉(zhuǎn)換器等，在UPS 12處于備用模式時，所述檢測單元122對來自電流 傳感器121的電流進行過濾、放大、A/D轉(zhuǎn)換等處理，然后傳至判斷單元123。所述判斷單元 123基于檢測單元122傳送來的經(jīng)過處理的電流計算負載功率W，并將所計算出的負載功率 W與預(yù)先指定的負載功率值Wt進行比較，當(dāng)W >= Wt時，表示UPS 12連接有負載且負載處 于工作狀態(tài)或充電狀態(tài)，這時判斷單元123輸出控制信號給輸出單元124，使其中的備用供 電單元1241工作以向負載供電；當(dāng)W < Wt時，表示UPS所連接的負載未處于工作狀態(tài)或充 電狀態(tài)或者負載已從電源斷開，這時判斷單元123輸出控制信號給輸出單元124，使其中的 備用供電單元1241進入睡眠狀態(tài)或者自動關(guān)機而禁止交流輸出。其中，評1可以由用戶根據(jù) 負載狀況進行設(shè)定。在上述實施例中，是采用功率這一物理量來判斷負載水平，也可以根據(jù) 情況采用電流等來判斷負載水平，這時判斷單元就可以省去計算的過程。為了使本發(fā)明的UPS使用起來更為方便，還可以在UPS中設(shè)置定時叫醒單元125， 其每隔兩、三秒叫醒UPS的檢測單元122和判斷單元123且在非常短的時間使能輸出單元 124輸出交流電能(例如<=50ms)以檢測交流輸出負載，即由電流傳感器檢測負載電流， 然后由檢測單元對負載電流進行處理，由判斷單元計算功率并與Wt比較，如果此時交流輸 出功率大于Wt，那么UPS將自動開機且使能AC輸出，否則檢測電源122和判斷單元123將 再次睡眠，UPS返回待機狀態(tài)。定時叫醒單元125的設(shè)置確保當(dāng)負載(例如便攜電子設(shè)備) 插回到UPS或者再次通電時，UPS可以返回工作并能及時提供能量給負載13。另外，在負載具有備用電池時，當(dāng)負載不工作而其電池不滿時，UPS檢測AC輸出負 載的結(jié)果將大于等于WT，UPS不會斷電而是經(jīng)負載的電源輸入端給負載的備用電池充電直 到充滿。當(dāng)負載的備用電池充滿電時，UPS將會檢測到負載的輸出功率下降到Wt以下，這時 UPS會自動關(guān)機而切斷交流輸出。圖1只示意性地示出了本發(fā)明的UPS的結(jié)構(gòu)，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白的是， UPS中的各單元既可以為各自獨立的單元，由各自獨立的軟件、硬件、或軟件和硬件的結(jié)合 來實施，也可以根據(jù)需要將其中幾個單元放在一起由一個單元實施其中的幾種功能。例如， 可選地，可以將電流傳感器121并入檢測單元而形成一個具有電流感測功能的檢測單元； 可選地，可以將圖1中的檢測單元122、判斷單元123、定時叫醒單元125合在一起形成一個
6控制單元，由微處理器(如單片機)來實現(xiàn)該三個單元的功能，也可以只將圖1中的判斷單 元123、定時叫醒單元125合在一起形成一個控制單元，由微處理器(如單片機)來實現(xiàn)這 兩個單元的功能。例如圖2，其示出了本發(fā)明的UPS應(yīng)用于便攜超聲成像診斷裝置的示意 圖。為了方便，在圖2中與圖1中相同或相似的部件采用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示。如圖2所 示，所述負載具體化為便攜超聲成像診斷裝置，其具有電源輸入端131、工作系統(tǒng)132、和電 池133。圖2中的UPS 22與圖1中的UPS 12的不同之處在于將判斷單元2231和定時叫 醒單元2232結(jié)合在一個模塊即控制單元223中，由微處理器MCU (例如單片機)來實現(xiàn)，然 后由控制單元223所產(chǎn)生的控制信號控制輸出單元是否給負載(即便攜超聲成像診斷裝 置)13供電。此外，可選地，圖1所示的單元也可以再細分成兩個或更多的單元來分別執(zhí)行其 功能，例如，判斷單元可以分成計算單元和判斷單元兩個單元。還有，可選地，圖1所示的單元中的功能可以根據(jù)需要進行調(diào)整，例如，當(dāng)采用負 載功率作為判斷負載水平的物理量時，在上面所述判斷單元123中進行的計算過程也可以 移至檢測單元122中完成。此外，本發(fā)明只提及UPS中與本發(fā)明有關(guān)的部件，為了簡化描述而沒有描述其它 部件，但現(xiàn)有技術(shù)中UPS中的其它部件也可以結(jié)合到本發(fā)明中，例如用于切換交流輸入電 源直接供電與UPS供電的開關(guān)單元、使UPS穩(wěn)壓的整流器等等。本發(fā)明的UPS設(shè)備尤其適用于經(jīng)常插拔、不是長時間連續(xù)工作的電子設(shè)備，例如 筆記本電腦、便攜超聲成像診斷裝置等，本發(fā)明在保證為這些電子設(shè)備及時供電的同時，還 可以節(jié)約其自身電能、延長自身的使用壽命。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一種使UPS省電的 方法，如圖3所示，UPS在開機時，會首先檢測是否接有外部交流電源，即步驟SlOl。當(dāng)UPS 檢測到接有外部交流電源時，則進入步驟S102，UPS切換到由外部交流電源直接給外部負 載供電；而當(dāng)UPS檢測到?jīng)]有連接外部交流電源時，則進入步驟S103，UPS切換到其內(nèi)部備 用電池供電，輸出交流電，同時檢測交流輸出的電流，計算輸出功率。然后進入步驟S104， 比較輸出功率與預(yù)先指定限值。當(dāng)輸出功率大于等于預(yù)先指定限值時，表明負載需要供電， 則進入步驟S105，使UPS處于開機狀態(tài)，持續(xù)使能交流輸出；當(dāng)輸出功率小于預(yù)先指定限值 時，表明負載不需要供電，則進入步驟S106，UPS自動關(guān)機。UPS在待機狀態(tài)下每隔預(yù)定時 間(例如2-3秒)喚醒UPS中的控制器，例如MCU (微處理器，例如單片機)一次，短暫使能 交流輸出，以檢測交流輸出功率，即步驟S107。然后在步驟S108，比較輸出功率與預(yù)先指定 限值。當(dāng)輸出功率小于所述預(yù)先指定限值時，表明沒有負載需要供電，UPS再次進入睡眠狀 態(tài)，并返回步驟S107 ；而當(dāng)輸出功率大于等于預(yù)先指定限值時，表明有負載需要供電，則進 入步驟S109，UPS自動開機，恢復(fù)其供電功能。以上所述僅是本發(fā)明的實施例，應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說， 在不脫離本發(fā)明精神的前提下，可以作出若干改進、修改、和變形，這些改進、修改、和變形 都應(yīng)視為落在本申請的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種不間斷電源，其具有待機模式和備用模式，其能夠自動檢測負載水平，在備用模式下，當(dāng)檢測到負載水平小于指定水平時，該不間斷電源自動關(guān)機斷電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的不間斷電源，在待機模式下，當(dāng)檢測到負載水平上升到所述指定 水平以上時，該不間斷電源自動開機供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的不間斷電源，當(dāng)所述負載具有備用電池時，該不間斷電源在負載 處于非工作狀態(tài)、其備用電池電量不滿時，檢測到的負載水平將大于等于所述指定水平，這 時該不間斷電源將保持處于備用模式而給負載的備用電池充電直至使其充滿，在負載的備 用電池被充滿后，該不間斷電源會檢測到負載水平小于所述指定水平，這時該不間斷電源 自動關(guān)掉備用電池并切斷交流輸出而進入待機模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中之一的不間斷電源，包括 輸入單元，用于從交流電源接收輸入交流電；控制單元，其耦合至輸入單元和輸出單元，用于控制不間斷電源的工作模式； 輸出單元，由控制單元控制其是否向負載供電；其中，所述控制單元還用于自動檢測負載水平，并根據(jù)檢測到的負載水平而使不間斷 電源自動關(guān)機斷電或自動開機供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的不間斷電源，所述控制單元包括 電流傳感器，用于感測負載的電流；檢測單元，用于對電流傳感器感測到的負載的電流進行處理； 判斷單元，用于根據(jù)來自檢測單元的電流來判斷所檢測的負載水平是否在指定水平以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的不間斷電源，所述控制單元還包括定時叫醒單元，用于在不間斷電源處于待機模式時，每隔指定時間叫醒不間斷電源且 在非常短的時間使能輸出單元進行交流輸出，以檢測負載水平，當(dāng)負載水平在指定水平以 上時，使不間斷電源開機供電，而當(dāng)負載水平小于指定水平時，控制單元再次進入睡眠狀 態(tài)，不間斷電源進入待機模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的不間斷電源，其中所述電流傳感器為霍耳傳感器或電流采樣 電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的不間斷電源，所述控制單元是微處理器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3中之一的不間斷電源，包括 輸入單元，用于從交流電源接收輸入交流電； 電流傳感器，用于感測負載的電流；檢測單元，用于對電流傳感器感測到的負載的電流進行處理； 控制單元，其耦合至檢測單元和輸出單元，用于根據(jù)檢測到的負載水平而使不間斷電 源自動關(guān)機斷電或自動開機供電；輸出單元，由控制單元控制其是否向負載供電。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的不間斷電源，其中所述控制單元包括判斷單元，用于根據(jù)來自檢測單元的電流判斷負載水平是否在指定水平以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的不間斷電源，其中所述控制單元還包括定時叫醒單元，用于在不間斷電源處于待機模式時，每隔指定時間叫醒不間斷電源且在非常短的時間使能輸出單元進行交流輸出，以檢測負載水平，當(dāng)負載水平在指定水平以 上時，使不間斷電源開機供電，而當(dāng)負載水平小于指定水平時，控制單元再次進入睡眠狀 態(tài)，使不間斷電源再次進入待機模式。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中之一的不間斷電源，其中負載水平為負載的輸出功率。
13.一種用于使不間斷電源省電的方法，不間斷電源能夠自動檢測負載水平，當(dāng)檢測到 負載水平小于指定水平時，該不間斷電源自動關(guān)機斷電。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，包括如下步驟不間斷電源檢測是否接有外部交流電源，當(dāng)檢測到接有外部交流電源時，則不間斷電 源切換到由外部交流電源直接給負載供電；當(dāng)檢測到?jīng)]有連接外部交流電源時，切換到其 內(nèi)部備用電池供電；在不間斷電源的備用電池供電時，檢測負載的交流輸出電流，并計算負載的輸出功率；將負載的輸出功率與指定水平進行比較，當(dāng)其在指定水平以上時，不間斷電源持續(xù)使 能交流輸出；當(dāng)其小于指定水平時，不間斷電源進入待機狀態(tài)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14的方法，在不間斷電源處于待機狀態(tài)時，當(dāng)不間斷電源檢測 到負載水平在所述指定水平以上時，該不間斷電源自動開機供電。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，在不間斷電源處于待機狀態(tài)時，每隔一預(yù)定時間喚醒，短 暫使能交流輸出，檢測交流輸出水平，并且將其與所述指定水平比較，當(dāng)其在所述指定水平 以上時，不間斷電源自動開機；當(dāng)其小于所述指定水平時，不間斷電源再次進入待機狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不間斷電源，該不間斷電源能夠自動檢測負載水平，并且根據(jù)檢測到的負載水平自動關(guān)機斷電和自動開機供電，從而使不間斷電源的備用電源的能量不被浪費，并延長不間斷電源的使用壽命。另外，本發(fā)明還提供一種使不間斷電源省電的方法。
文檔編號H02J9/00GK101902056SQ20091014531
公開日2010年12月1日 申請日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月1日
發(fā)明者陳優(yōu), 馬宇 申請人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司