專利名稱：一種不間斷電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電源，特別是計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備用的不間斷電源。
目前的現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的UPS工作方式有兩種在線式和后備式。
在線式UPS總是通過逆變器提供電源。而后備式UPS的逆變器總是處于后備狀態(tài)，只有當(dāng)無市電時(shí)，逆變器才開始工作。在線式UPS由于總是由逆變器對(duì)設(shè)備供電，這樣就避免了市電電網(wǎng)帶來的電壓波動(dòng)對(duì)電子設(shè)備所產(chǎn)生的干擾和影響，能作到穩(wěn)壓、穩(wěn)頻供電。而就轉(zhuǎn)換效率而言，在線式UPS屬于100％逆變方式，因此損耗大，轉(zhuǎn)換效率僅達(dá)到65％－75％，其余能量轉(zhuǎn)換成熱能而損耗掉。后備式UPS從運(yùn)行效率、噪音、價(jià)格、體積都優(yōu)于在線式UPS。但是，由于當(dāng)有市電供給時(shí)，市電直接送入設(shè)備，就會(huì)把電網(wǎng)干擾帶給設(shè)備；當(dāng)無市電時(shí)，后備式UPS由市電供電工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到逆變供電工作狀態(tài)，而存在切換時(shí)間，所以供電質(zhì)量明顯不如在線式UPS。
本實(shí)用新型要解決的任務(wù)是實(shí)施一種新型、高效的UPS，并且將后備式電源與在線式電源的優(yōu)點(diǎn)集于一身。
為解決上述任務(wù)，本實(shí)用新型采用的解決方案是在普通的UPS中，使市電與電池電壓疊加后同時(shí)送至一個(gè)削波電路。在削波電路中，首先將一個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)與該疊加信號(hào)相互比較后，去掉干擾信號(hào)及直流分量，削波輸出為純凈的單向脈動(dòng)正弦波，該波送入逆變穩(wěn)壓電路。逆變穩(wěn)壓電路根據(jù)基準(zhǔn)信號(hào)監(jiān)視該波變化，如果該波與單向脈動(dòng)正弦基準(zhǔn)信號(hào)相同，則逆變穩(wěn)壓電路處于監(jiān)視等待狀態(tài)，該波無逆變?nèi)客ㄟ^；當(dāng)該波小于基準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，逆變穩(wěn)壓電路實(shí)時(shí)跟蹤并補(bǔ)足短缺波形；當(dāng)無市電時(shí)，逆變穩(wěn)壓電路全部逆變電池的直流信號(hào)。上述三種情況下，逆變穩(wěn)壓電路都輸出幅值一定的純凈的單向脈動(dòng)正弦波送至交流還原電路，還原成交流正弦波輸出。
在上述解決方案中采用了市電與電池電壓同時(shí)送入逆變器，逆變器根據(jù)基準(zhǔn)信號(hào)監(jiān)視削波電路輸出信號(hào)的變化，實(shí)時(shí)決定逆變器是否逆變。采用該方案做到了充分利用市電能量，提高效率的目的。本不間斷電源的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到90％－95％，而且成本降低、體積縮小。同時(shí)，由于逆變器工作在50000HZ左右的頻率下，噪聲很低。采用本技術(shù)方案，將使UPS不間斷電源達(dá)到了高效、低噪聲、穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、無切換時(shí)間。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1是本不間斷電源的原理框圖圖2是本不間斷電源實(shí)施方式的電路原理圖圖3是圖2所示電路中，A點(diǎn)的電壓波形圖4是圖2所示電路中，IC12腳的電壓波形圖5是圖2所示電路中，IC11腳的電壓波形圖6是圖2所示電路中，C點(diǎn)的電壓波形在圖1所示的電路原理框圖中，按照本實(shí)用新型闡述的技術(shù)方案所設(shè)計(jì)的不間斷電源主要包括交流整流電路、削波電路、正弦基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生電路、逆變穩(wěn)壓電路和交流還原電路等部分。其中削波電路和逆變穩(wěn)壓電路是關(guān)鍵部分。
圖2是按圖1所述電路原理框圖設(shè)計(jì)而成的電路原理圖。市電Vin經(jīng)橋式整流電路B1整流后，輸出為單向脈動(dòng)正弦波和夾雜的干擾信號(hào)，此電壓波與電池電壓疊加后，送至削波電路脈寬調(diào)制變壓器T5，波形Va為含有直流分量的單向脈動(dòng)正弦波如圖3所示。削波電路主要由脈寬調(diào)制組件IC1、晶體管BG1、BG2、BG3、BG4、BG5、BG6、脈沖變壓器T3、T4、T5組成。削波電路的主要連接關(guān)系是IC1(SG3524)的輸出端12、14腳分別接晶體管BG1、BG3的基極，而BG1與BG2、BG3與BG4組成復(fù)合管放大電路，它們的輸出分別接脈沖放大器T3、T4的初級(jí)，T3、T4的次級(jí)接復(fù)合放大電路BG5、BG6的基極，經(jīng)放大后，輸出接脈沖變壓器T5初級(jí)，在T5的次級(jí)形成削波輸出。在削波電路中，最核心的器件是IC1脈寬調(diào)制組件，型號(hào)為SG3524。組件內(nèi)部由5V基準(zhǔn)電源穩(wěn)壓塊、鋸齒波振蕩器、誤差運(yùn)算放大器、控制放大器及功率驅(qū)動(dòng)電路組成。組件的6腳接電阻R1、7腳接電容C1與組件內(nèi)部的鋸齒波振蕩器共同完成定時(shí)功能，使削波電路工作在50000HZ左右頻率下。削波電路的輸出，經(jīng)R2、R3分壓后接SG3524的1腳，正弦基準(zhǔn)信號(hào)電路送來的單向正弦基準(zhǔn)信號(hào)，其波形VR如圖4所示，該電壓波經(jīng)R5、R4分壓后，接SG3524的2腳，而SG3524的1、2腳是該組件內(nèi)部誤差運(yùn)算放大器的輸入，由SG3524組件的工作原理可知只要改變誤差放大器的輸入電壓，就可以方便地改變?cè)摻M件的輸出電壓脈沖的寬度。利用脈寬調(diào)制組件這一特性，就可以保證信號(hào)Va經(jīng)過削波電路后，輸出如圖5所示的純凈單向脈動(dòng)正弦波VB。實(shí)現(xiàn)了削波電路輸出VB的頻率嚴(yán)格跟隨正弦基準(zhǔn)信號(hào)輸出VR這一特性。
逆變穩(wěn)壓電路是本實(shí)用新型的又一關(guān)鍵部分，它主要由脈寬調(diào)制組件IC2、晶體管BG7、BG8、BG9、BG10、BG11和脈沖變壓器T1、T2等組成。逆變穩(wěn)壓電路的主要連接關(guān)系是IC2(SG3524)的輸出端12腳接BG7的基極，BG7的集電極接復(fù)合放大管BG8、BG9的基極，放大的脈沖電壓輸出接脈沖變壓器T1的初級(jí)，在T1的次級(jí)接復(fù)合放大管BG10、BG11的基極，BG10、BG11的集電極接脈沖變壓器T2的初級(jí)，T2的次級(jí)輸出送入交流還原電路的輸入端。T2的次級(jí)輸出VC，波形如圖6所示。它經(jīng)電阻R6、R7、R8分壓反饋接入IC2的1腳，IC2的2腳接正弦基準(zhǔn)信號(hào)電路經(jīng)過相關(guān)電路送來的單向正弦基準(zhǔn)信號(hào)。在逆變穩(wěn)壓電路中，脈寬調(diào)制組件IC2所起的作用是始終監(jiān)視著逆變輸出波形VC變化，如果輸出信號(hào)VC與正弦基準(zhǔn)信號(hào)VR相同，則逆變器處于監(jiān)視等待狀態(tài)，信號(hào)無逆變?nèi)客ㄟ^送至交流還原電路；當(dāng)VC小于VR時(shí)，逆變器實(shí)時(shí)跟蹤并補(bǔ)足短缺的波形；當(dāng)VC峰值接近電池電壓時(shí)，也就相當(dāng)于無市電情況下，逆變器全部逆變并補(bǔ)足整個(gè)波形。這樣就達(dá)到了提高轉(zhuǎn)換效率的目的。逆變穩(wěn)壓電路的輸出VC送入交流還原電路，交流還原電路將單向脈動(dòng)正弦波輪換導(dǎo)通，還原成交流正弦波，做為不間斷電源的輸出。
權(quán)利要求1.一種不間斷電源，主要由交流整流電路、削波電路、正弦基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生電路、逆變穩(wěn)壓電路和交流還原電路組成，削波電路與逆變穩(wěn)壓電路采用脈寬調(diào)制方式，其特征在于(A)所述的削波電路中，將一個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)與市電和電池的疊加信號(hào)相比較，削波輸出為單向脈動(dòng)正弦波；(A-1)所述的削波電路中脈寬調(diào)制組件IC1的輸出端12、14腳分別接晶體管BG1、BG3的基極，BG1與BG2、BG3與BG4組成復(fù)合管放大電路，它們的輸出分別接脈沖放大電路BG5、BG6的基極，經(jīng)放大后，輸出接脈沖變壓器T5的初級(jí)，在T5的次級(jí)形成削波輸出；(B)所述的逆變穩(wěn)壓電路的IC2的輸出端12腳接BG7的基極，BG7的集電極接復(fù)合放大管BG8、BG9的基極，放大的脈沖電壓輸出接脈沖變壓器T1的初級(jí)，在T1的次級(jí)接復(fù)合放大管BG10、BG11的基極，BG10、BG11的集電極接脈沖變壓器T2的初級(jí)，T2的次級(jí)輸出送入交流還原電路的輸入端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型、高效的UPS不間斷電源。本電源主要由削波電路、正弦基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生電路、逆變穩(wěn)壓電路、交流還原電路組成。在削波電路中，將一個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)與市電和電池的疊加信號(hào)相比較，削波輸出為單向脈動(dòng)正弦波。逆變穩(wěn)壓電路根據(jù)基準(zhǔn)信號(hào)監(jiān)視削波輸出的變化，根據(jù)不同情況，逆變電路分別處于監(jiān)視等待、實(shí)時(shí)跟蹤、全部逆變?nèi)N狀態(tài)。采用此種工作方式，可以充分利用市電能量，轉(zhuǎn)換效率可達(dá)90％—95％，穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、無切換時(shí)間。并且整機(jī)成本降低、體積縮小。
文檔編號(hào)H02J7/00GK2202371SQ94221488
公開日1995年6月28日 申請(qǐng)日期1994年9月26日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月26日
發(fā)明者張長(zhǎng)虹, 陳樹友, 魏建新 申請(qǐng)人:張家口市建達(dá)電腦公司技術(shù)開發(fā)部