CN102163870A - 省电式不断电系统 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种省电式不断电系统，其包含有一第一及第二开关、一变压器及一稳压器、一充电及换流器、一正常模式判断单元及一功率开关；其中当交流电源稳定时，第一及第二开关同步切换导通，使交流电源直接供电至负载端，同时该功率开关呈非导通状态，令稳压器及变压器不与交流电源实体连接；因此，在交流电源稳定时，稳压器及变压器完全不会消耗多余电源，令本发明的不断电系统的整体转换功率有效提升。

Description

省电式不断电系统

技术领域

本发明是关于一种不断电系统，尤指一种省电式不断电系统。

背景技术

一般来说，不断电系统概分成三个种类，其一为在线式，其二是离线式，其三为在线互动式。请配合参阅图2所示，一种改良型在线式不断电系统(60)包括有：

一整流器(61)，其连接至一外部交流电源，将交流电源整流成直流电源后输出；

一换流器(62)，其连接至该整流器(61)的输出端，又其输出端连接至负载端(65)；

一充电器(63)，其通过一第一开关(SW1)连接至该外部交流电源；

一电池(631)，连接至该充电器(63)，且通过一第二开关(SW2)连接至该换流器(62)；

一控制讯号产生器(64)，连接至该外部交流电源、电池(631)及第一及第二开关(SW1)(SW2)，用以驱动第一及第二开关(SW1)(SW2)。

当外部交流电源稳定时，该整流器(61)将外部交流电源转换为直流电源，并将该直流电源输出至该换流器(62)的输入端，由换流器(62)将其转换为交流电源后输出至负载端(65)。在此同时，该控制讯号产生器(64)检知交流电源稳定，并进一步判断电池(631)是否充饱，若是则控制该第一开关(SW1)打开不导通，令充电器(63)不在与交流电源连接；反之，则控制第一开关(SW1)关闭导通，使得充电器(63)与交流电源连接，对电池(631)进行充电。

当控制讯号产生器(64)检知交流电源不稳定或中断时，则控制第一开关(SW1)打开，而第二开关(SW2)关闭导通，令充电器(63)与交流电源断开，而电池(631)与换流器(62)连接，由换流器(62)将电池直流电源转换为交流电源并输出予负载端(65)。由此可知，负载端(65)在交流电源不稳定或中断时，仍可以获得交流电源保持正常的工作。在线式不断线系统因为使用该控制讯号产生器(64)及第一开关(SW1)，故使得电池不会被连续地长时间充电，可确保电池寿命。

一般来说，在线互动式不断电系统相较在线式不断线系统会进一步包含有一稳压器(AVR)，以稳定交流电源。由于电池的直流电源仅在交流电源不稳定或中断时才会输出至换流器，故换流器会提供稳定交流电源予负载端。然而，稳压器具有体积大且电源转换效率低的缺点，始有人提出改良的在线互动式不断电系统，如图3所示，该在线互动式不断电系统(70)包含有一双向交流转换器(71)、一第一切换单元(72)、一第二开关(73)及一第三开关(74)。其中该第一切换单元(71)包含有二开关(SWA)(SWB)，并分别连接至该双向交流转换器(71)的二电极(A)(B)，且该第二及第三开关(73)(74)的共同端连接至负载端(LOAD)。又该第二及第三开关(73)(74)的二个切换端则分别连接至该双向交流转换器(71)的二电极。当交流电源稳定时，第一切换单元(72)的二开关(SWA)(SWB)均关闭导通，使负载端(LOAD)连接至该双向交流转换器(71)的二电极(A)(B)，故交流电源可直接提供至该负载端(LOAD)。当交流电源的在线电压超过一高标准值，只有第二开关(73)会切换至双向交流转换器(71)的中性点电极(C)。若交流电源中断时，该第二开关(73)会切换至双向交流转换器(71)的其中一电极(B)，而该第三开关(74)则切换至该双向交流转换器(71)的另一电极(A)。由于双向交流转换器(71)不使用变压器，而使得在线互动式不断电系统的体积得以小型化，并提高电源转换效率，但也相对无法提供负载较为稳定的交流电源。

发明内容

有鉴于上述现有不断电系统的技术缺失，本发明主要目的是提供一种省电式不断电系统。

欲达上述目的所使用的主要技术手段是令该省电式不断电系统包含有：

一第一及第二开关、一变压器及一稳压器、一充电及换流器、一正常模式判断单元及一功率开关；其中当外部交流电源稳定时，第一及第二开关同步切换导通，使交流电源直接供电至负载端，同时该功率开关呈非导通状态，使稳压器及变压器不与交流电源实体连接；因此，在交流电源稳定时，稳压器及变压器完全不会消耗多余电源，使本发明的不断电系统的整体转换功率有效提升。

附图说明

图1：是本发明一较佳实施例的电路方框图。

图2：是一种现有在线式不断电系统的电路方框图。

图3：是一种现有在线互动式不断电系统的电路方框图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

(10)变压器                (11)一次侧

(12)二次侧                (20)稳压器

(21)负载                  (30)充电及换流器

(31)电池

(40)正常模式判断单元      (50)功率开关

(51)第一开关              (52)第二开关

(60)在线式不断电系统      (61)整流器

(62)换流器                (63)充电器

(631)电池                 (64)控制讯号产生器

(65)负载端                (70)在线互动式不断电系统

(71)双向交流转换器        (72)第一切换单元

(73)第二开关              (74)第三开关

具体实施方式

以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定创作目的所采取的技术手段。

首先请参阅图1，本发明省电式不断电系统包含有：

二电源耦合端子(L)(N)，供与外部交流电源二电极连接；

一变压器(10)，其包含有一次侧(11)及二次侧(12)，该一次侧(11)的一端通过一功率开关(50)连接至其中一电源耦合端子(L)，而另一端则连接至另一电源耦合端子(N)；又该功率开关(50)可为继电器、MOS晶体管或其它作为开关用的电子组件；

一第一开关(51)，其串联于该外部交流电源与功率开关(50)之间，并包含有一共同端(COM)及二切换端(S1)(S2)，其中该共同端(COM)选择地连接至二切换端(S1)(S2)，并连接至该外部交流电源的其中一电极(L)，而其中一切换端(S2)则连接至该功率开关(50)与变压器(11)连接的节点，另一切换端(S1)则是连接至该功率开关(50)的另一端；是以，若共同端(COM)切换连接至连接功率开关(50)与变压器(10)连接节点的切换端(S2)，则可使得该变压器(10)一次侧(11)直接连接至外部交流电源的电极(L)；

一第二开关(52)，其包含有一共同端(COM)及二切换端(S3)(S4)，其中该共同端(COM)是用以作为本发明不断线系统的输出端，供负载(21)连接，而其中一切换端(S3)则连接至该第一开关(51)中与功率开关(50)一端连接的切换端(S1)；

一稳压器(20)，其输入端耦接至该变压器(10)的二次侧(12)，以获得一感应交流电源，又其输出端连接至第二开关(52)的另一切换端(S4)，故在第二开关(52)共同端(COM)连接至此切换端(S4)，稳压器(20)输出将感应交流电源予以稳压后输出至负载端(21)；

一充电及换流器(30)，其耦合至该变压器(10)二次侧(12)，以取得充电电源并将其转换为充电电流对一电池(31)充电，并将电池(31)的直流电源转换为交流电源后通过变压器(10)输出至该稳压器(20)，由该稳压器(20)可提供紧急供电予负载；

一正常模式判断单元(40)，其输入端耦接至该外部交流电源及电池(31)，以检知该外部交流电源并判断其正常状态、异常状态或中断状态；而输出端则连接至该功率开关(50)的控制端，以驱动该功率开关(50)的启闭；其中该正常模式判断单元(40)包含有一处理器单元，该处理器单元的接脚连接有一模拟数字转换器，故可将检知外部交流电源状态及电池(31)电量的模拟讯号转换为对应的数字讯号，故该处理器单元即能决定目前交流电源状态。

以下谨进一步说明上述正常模式判断单元(40)的处理器单元判断各模式的不同控制模式。

当外部交流电源稳定且电池(31)电量饱合时，该正常模式判断单元(40)的处理器单元会判断外部交流电源为稳定状态，并驱动功率开关(50)不导通，以使变压器(10)及稳压器(20)完全与外部交流电源脱开，同时该第一及第二开关(51)(52)的共同端(COM)分别连接至与功率开关(50)连接的切换端(S1)(S3)，使稳定的外部交流电源得以直接提供至负载端(21)。

当外部交流电源不稳定但电池(31)电量饱合时，即驱动功率开关(50)导通，而该第二开关(52)切换至与稳压器(20)连接的切换端(S4)，即负载端(21)不直接与外部交流电源连接，而使外部交流电源通过变压器(10)及稳压器(20)取得一稳定交流电源使用。反之，若判断电池(31)电量不足时，也即驱动功率开关(50)导通，使得电池(31)通过充电及换流器(30)及变压器(10)取得充电电源，进行充电。

当该外部交流电源中断时，即驱动该功率开关(50)不导通，第一开关(51)的共同端(COM)切换至与功率开关(52)及变压器(10)一次侧(11)的切换端(S2)，而第二开关(52)的共同端(COM)则切换至连接稳压器(20)的切换端(S4)，使充电及换流器(30)将电池(31)的直流电源转换为交流电源，通过变压器(10)及稳压器(20)将交流电源提供予负载端(21)。

综上所述，由于不断电系统会在交流电源不稳定或中断时，提供负载稳定交流电源用，一般来说，交流电源于不稳定状态或中断状态下时间不长，因此本发明在判断交流电源稳定时，将变压器及稳压器完全与交流电源脱开，完全不消耗多余的电力能源，长时间使用来看，整体节省的能源相当可观；此外，在交流电源不稳定时，本发明也会使得不稳定交流电源先经过变压器及稳压器，确保在此状态下，负载仍可获得稳定的交流电源。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种省电式不断电系统，其特征在于，包含有：

二电源耦合端子，供与外部交流电源二电极连接；

一变压器，其包含有一次侧及二次侧，该一次侧的一端通过一功率开关连接至其中一电源耦合端子，而另一端则连接至另一电源耦合端子；

一第一开关，其串联于该交流电源与功率开关之间，并包含有一共同端及二切换端，其中该共同端是选择地连接至二切换端，并连接至交流电源的其中一电极，而其中一切换端则连接至该功率开关与变压器连接的节点，另一切换端则是连接至该功率开关的另一端；是以，共同端切换连接至连接功率开关与变压器连接节点的切换端，该变压器一次侧直接连接至交流电源的电极；

一第二开关，其包含有一共同端及二切换端，其中该共同端是用以作为不断线系统的输出端，供负载连接，而其中一切换端则连接至该第一开关中与功率开关一端连接的切换端；

一稳压器，其输入端是耦接至该变压器的二次侧，以获得一感应交流电源，又其输出端是连接至第二开关的另一切换端，故在第二开关共同端连接至此切换端，稳压器输出将感应交流电源予以稳压后输出至负载端；

一充电及换流器，其耦合至该变压器二次侧，以取得充电电源并将其转换为充电电流对一电池充电，并将电池的直流电源转换为交流电源后通过变压器输出至该稳压器，由该稳压器可提供紧急供电予负载；

一正常模式判断单元，其输入端是耦接至交流电源及电池，以检知该交流电源判断其正常状态、异常状态或中断状态；而输出端则连接至该功率开关的控制端，依据判断结果驱动该功率开关的启闭。

2.根据权利要求1所述的省电式不断电系统，其特征在于，所述正常模式判断单元包含有一处理器单元，该处理器单元的接脚连接有一模拟数字转换器，以将检知交流电源状态及电池电量的模拟讯号转换为对应的数字讯号，并决定目前交流电源状态。

3.根据权利要求2所述的省电式不断电系统，其特征在于，所述正常模式判断单元的处理器单元包含以下控制模式：

在判断外部交流电源稳定且电池电量饱合时，驱动该功率开关关闭不导通，以使变压器及稳压器完全与交流电源脱开，同时该第一及第二开关的共同端分别连接至与功率开关连接的切换端，使稳定的外部交流电源得以直接提供至负载端；

在判断外部交流电源不稳定但电池电量饱合时，驱动该功率开关导通，而该第二开关切换至与稳压器连接的切换端，其负载端不直接与外部交流电源连接，而使外部交流电源通过变压器及稳压器取得一稳定交流电源使用；

在判断交流电源中断时，驱动该功率开关不导通，第一开关的共同端切换至与功率开关及变压器一次侧的切换端，而第二开关的共同端则切换至连接稳压器的切换端，使充电及换流器将电池的直流电源转换为交流电源，通过变压器及稳压器将交流电源提供予负载端。

4.根据权利要求1至3项任一项所述的省电式不断电系统，其特征在于，所述功率开关为一继电器。

5.根据权利要求1至3项任一项所述的省电式不断电系统，其特征在于，所述功率开关为一MOS晶体管。

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