專利名稱：不間斷電力設備的主動式逆變器的制作方法
技術領域：
本實用新型是有關于不間斷電力設備的改進的逆變器，利用主動式逆變電路，消除變壓器殘存電動勢，逆變周期中的熱消耗，提高不間斷電力設備的安全性。
目前，不間斷電力設備(Uninterrupt Power Supply，簡稱UPS)的使用率相當高，因為在許多的場合上不允許突然斷電，譬如用于電腦終端機上，若是一旦停電，許多重要的資料皆會喪失，故而針對停電的問題，在市面上便發(fā)展出許多種類保持電力不間斷的設備。為此，本創(chuàng)作人亦針對傳統(tǒng)的不間斷電力設備的電路缺點而加以改進，在八十三年二月廿八日提出申請?zhí)枮?3202739的專利申請案，并已獲得專利權，于八十四年八月一日公告，公告號為253579，其技術內容與本申請不同。
然而電子產品隨著微處理器的蓬勃發(fā)展，正逐漸走向功能數位化的趨勢，而產品本身所衍生的電磁干擾性(Electromagnetic Interference，簡稱EMI)，電磁耐受度(Electromagnetic Susceptibility，簡稱EMS)、及電磁相容性(Electromagnetic Compatibility，簡稱EMC)，等問題便日趨嚴重。
如

圖1所示，傳統(tǒng)的不間斷設備，為了解決電氣傳導上的種種干擾，會在電源輸入的濾波網路中加上電容C1、電容C2、及電容C3；但加入電容C1、電容C2、及電容C3后，電路中便產生了電容抗(Xc＝1/(2πfc))，且電壓輸出值便會降低；因此傳統(tǒng)不間斷電力設備中的電容C1、電容C2、及電容C3便有加大的必要，以減少電路中的電容抗，但此種加大濾波網路電容的作法，不僅會增加不間斷電力設備中逆變電路的負荷，且往往造成了不間斷電力設備損壞的原因。
有鑒于此，針對如何才能減少逆變電路的負荷，在不間斷電力設備的電路設計上，本創(chuàng)作人于是提出了「不間斷電力設備電路的主動式逆變器」，來改善傳統(tǒng)的不間斷電力設備中的逆變器。
本實用新型采用的技術方案為主動式逆變器包括一全波整流用橋式整流器；一作為逆變周期的主動元件的金氧半場效晶體管；一變壓器，為一線圈組合，其上設有輸出端、控制端、反饋端；一由其導通與否，控制金氧半場效晶體管的動作的晶體管；數個作為信號的分壓用的電阻；橋式整流器的輸出端與變壓器的反饋端相連，橋式整流器的兩輸入端分別接金氧半場效晶體管的源極和地；金氧半場效晶體管的柵極接一晶體管的集電極，其漏極接地；該晶體管的發(fā)射極接地，其基極與信號分壓電阻支路中一連接點相連。
請參閱圖2所示，為脈沖寬度調變輸出波形(PulseWidth Modulation，簡稱PWM)。變壓器是一種電感性元件，其特性有儲能效應，故在脈沖寬度調變輸出電路中，必須在電壓極性交替變換之間(圖2的T2)先將變壓器釋能，以避免變壓器產生的反電動勢，此種稱之為逆變(Back Up)，一般作法是將變壓器的線圈短路，而消除變壓器在電壓極性交替變換之間產生的反電動勢。
本實用新型的主動式逆變電路中，其逆變線圈由傳統(tǒng)的控制(DRIVE)端改到反饋(FEED-BACK)端，并經橋式整流器做橋式整流，此時逆變驅動電壓只需一個電池電壓(1BT+)既可驅動；逆變的金氧半場效晶體管(簡稱MOSFET)，已隨著逆變周期(/PWM)為1時為開通(ON)，逆變周期(/PWM)為0時為阻斷(OFF)，因此可直接驅動而不需預先做充電準備。
本實用新型的主動式逆變電路可在交流旁通(ACBYPASS)轉脈沖寬度調變輸出模式(PWM MODE)時，在T1這區(qū)間先做逆變動作，來消除變壓器殘存電動勢，方可再輸出PWM波形。
本實用新型的主動式逆變電路，其儲存的電能依照公式為W＝1/2(CV2)，儲存電能必須在不間斷電力設備的逆變周期由金氧半場效晶體管消除，而逆變線圈其線阻為1.1歐姆，且金氧半場效晶體管開通時的內阻約為40毫歐姆(mΩ)，故能量大部份降在反饋(FEEDBACK)線圈上，大大的降低反饋金氧半場效晶體管的熱能消耗。
本實用新型的主動式逆變電路在逆變周期，金氧半場效晶體管Q1為全導通狀態(tài)，與傳統(tǒng)的逆變電路在逆變周期(/PWM)，金氧半場效晶體管Q1導通的時間為RC時間常數相比，可使逆變波形更為平直。
為了更進一步了解本實用新型的特征及技術內容，請參閱以下有關本實用新型的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對本實用新型加以限制。有關實施列的附圖為圖1為電源輸入濾波網路圖；圖2為脈沖寬度調變輸出波形圖；圖3為傳統(tǒng)的被動式逆變電路圖；圖4為本實用新型的主動式逆變器電路圖。
請參閱圖3所示，為傳統(tǒng)的被動式逆變器電路。傳統(tǒng)逆變電路為一被動式逆變電路，當脈沖寬度調變輸出波形PWM為0時，金氧半場效晶體管(MOSFET)Q1為阻斷(OFF)，則電容C4開始充電至電池30電壓(BT+)；當脈沖寬度調變輸出波形PWM為1時，則需要兩倍電池電壓(2BT+)方使金氧半場效晶體管(MOSFET)Q1為開通(ON)，做逆變動作，因必須先充電方能做逆變，故稱之為被動式逆變電路，又因為傳統(tǒng)的被動式逆變電路，需要兩倍電池電壓(2BT+)方使金氧半場效晶體管(MOSFET)Q1為開通，做逆變動作，所以逆變周期所需時間較久，無法使變壓器殘余電能在極短時間內消除，所以本實用新型便針對這些缺點加以改進。
圖4所示為本實用新型實施例的主動式逆變器電路。本實施例的主動式逆變器電路，包括有一橋式整流器BD1、一金氧半場效晶體管(MOSFET)Q1、一變壓器、一晶體管Q2、及數個電阻。橋式整流器BD1，作為全波整流用；金氧半場效晶體管(MOSFET)Q1，作為逆變周期的主動元件；變壓器，為一線圈組合，具儲能效應，其上設有反饋(FEED-BACK)端、控制(DRIVE)端、輸出(OUTPUT)端；其中逆變線圈控制端改接到反饋端，可消除變壓器中的殘余電能；晶體管Q2；及數個電阻；橋式整流器BD1的輸出端與變壓器T的反饋端相連，橋式整流器BD1的兩輸入端分別接金氧半場效晶體管Q1的源極和地；金氧半場效晶體管Q1的柵極接晶體管Q2的集電極和分壓電阻R1的一端，金屬半場效晶體管Q1的漏極接地，晶體管Q2的發(fā)射極接地，其基極與分號分壓電阻R3和R4電阻支路中的連接點相連，并與電阻R2的一端相連。
由圖4顯示，本實用新型的主動式逆變電路中，其逆變線圈由傳統(tǒng)的控制端改到反饋端，反饋端線圈其線阻為1.1歐姆，并經橋式整流器BD1做橋式整流，此時逆變驅動電壓只需一個電池電壓(1BT+)既可驅動；逆變的金氧半場效晶體管Q1，已隨著逆變周期(/PWM)為1時為導通，逆變周期(/PWM)為0時為阻斷，因此可直接驅動而不需預先做充電準備，故為主動式逆變電路。
再者，本實用新型的主動式逆變器電路可在圖2中的交流旁通(AC BYPASS)轉脈沖寬度調變輸出模式(PWM MODE)時，即在T1區(qū)間先做逆變動作，來消除變壓器殘存電動勢，方可再輸出PWM波形。當電源輸入的電容C1、電容C2、及電容C3越大時候(請參閱圖1所示)，其儲存電能依照公式為W＝1/2(CV2)，儲存電能必須在不間斷電力設備的逆變周期由金氧半場效晶體管Q1消除，而逆變線圈其線阻為1.1歐姆，且金氧半場效晶體管Q1導通的內阻約為40毫歐姆(mΩ)，故能量大部份降在反饋(FEED-BACK)線圈上，大大的降低逆變金氧半場效晶體管Q1的熱能消耗，提高不間斷電力設備的安全性。
在圖4中，BACK UP腳為保護作用，當交流旁通(ACBYPASS)輸出時，BACK UP腳會為高位(HI)，使Q2為導通，強迫Q1在阻斷狀態(tài)，不做逆變動作，無論PWM及/PWM的狀態(tài)為何，唯有在交流市電停電時，PWM及/PWM方隨著PWM輸出，做逆變動作。
上述的具體實施例是用來詳細說明本實用新型的目的、特征及功效，對于熟悉此類技術人士而言，根據上述說明，可能對該具體實施例作部份變更及修改，而并不脫離出本實用新型的精神范疇，所以，本實用新型的專利范圍是由申請專利范圍來加以限制。
權利要求1.一種不間斷電力設備的主動式逆變器，其特征在于它包括有一全波整流用橋式整流器；一作為逆變周期的主動元件的金氧半場效晶體管；一變壓器，為一線圈組合，其上設有輸出端、控制端、反饋端；一由其導通與否，控制金氧半場效晶體管的動作的晶體管；數個作為信號的分壓用的電阻；橋式整流器的輸出端與變壓器的反饋端相連，橋式整流器的兩輸入端分別接金氧半場效晶體管的源極和地；金氧半場效晶體管的柵極接一晶體管的集電極，其漏極接地；該晶體管的發(fā)射極接地，其基極與信號分壓電阻支路中的一連接點相連。
專利摘要本實用新型是有關于不間斷電力設備中改進的逆變器電路，逆變電路中逆變線圈由傳統(tǒng)的控制端改到反饋端，藉以消除變壓器殘存電動勢，降低逆變周期中的熱消耗，為主動式逆變電路。
文檔編號H02J7/00GK2271769SQ9522763
公開日1997年12月31日 申請日期1995年12月18日 優(yōu)先權日1995年12月18日
發(fā)明者陳永福 申請人:系統(tǒng)電子工業(yè)股份有限公司