CN102957132A - 一种可设回差的ups电池低压放电保护电路 - Google Patents

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本发明涉及UPS电池低压放电保护领域，特别是指一种可设回差的UPS电池低压放电保护电路，包括在输入端电压达到启动阈值VH时启动辅助电源板的控制芯片U1的启动电路和在输入端电压低于封锁阈值VL时封锁控制芯片U1的低压封锁电路，所述启动阈值VH大于封锁阈值VL；因为分别设置有启动阈值VH和封锁阈值VL，且封锁阈值VL大于启动阈值VH，避免了电压在一个阈值附近波动时辅助电源板不断的通电断电的情况的发生，同时通过调整启动阈值VH与封锁阈值VL之间的差值，即可设置回差，保证电路工作的可靠性。

Description

一种可设回差的UPS电池低压放电保护电路
技术领域
本发明涉及UPS电池低压放电保护领域，特别是指一种可设回差的UPS电池低压放电保护电路。
背景技术
在工频的UPS（不间断电源）中，电池的连接方式一般采用直接挂接在母线上的做法，同时UPS中的辅助电源板一般也直接与母线连接取电，即辅助电源板与电池相连接。在UPS工作过程中，当市电无法供电而启动电池供电后，电池的电压会随着电量的损耗逐步降低，为了防止电池电量过低损坏电池，一般在电池电压低至阈值时需要停止向负载供电以保护电池。然而即使停止UPS向负载供电，UPS内部的辅助电源板依然会处于工作状态并且通过母线从电池取电，而且辅助电源的的工作电压很低，即使电池电压处于较低水平辅助电源板可以正常工作。因此需要特殊的电路来保证电池电压低于阈值时辅助电源板也停止工作。一种办法是在电池与母线的连接端增加一个接触器，在电池低压时断开电池与母线的连接，使电池处于开路状态以保护电池，不过接触器的成本较高，而且需增加控制电路，也增加了UPS电源的故障点，提高了故障率，新型的UPS电源均停止使用接触器，因此无法有效的在电池低压时保护电池。
另一方面，由于现有的保护电路一般采用设置一个阈值，根据电池电压大于或者小于阈值来控制辅助电源板是否工作，这种情况下当电池电压在阈值附近产生波动时会造成辅助电源板不断地通电断电，对辅助电源板以及控制电路造成巨大损害。
发明内容
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种在电池低压时可以有效停止辅助电源板的工作以避免电池放电且可以设置回差的UPS电池低压放电保护电路。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供了一种可设回差的UPS电池低压放电保护电路，包括通过母线从电池取电的辅助电源板，所述辅助电源板包括用于控制供电的控制芯片U1，还包括输入端与母线连接且输入端电压达到启动阈值VH时启动控制芯片U1的启动电路、输入端与母线连接且其输出端在输入端电压低于封锁阈值VL时封锁控制芯片U1的低压封锁电路，所述启动阈值VH大于封锁阈值VL。
其中：所述控制芯片的VCC引脚还与反馈绕组连接。
其中：所述的启动电路包括依次串联于正母线与负母线之间的电阻R2和电阻R3，所述电阻R2和电阻R3的连接点为启动电路的输出端。
其中，所述电阻R2和电阻R3至少有一个为可调电阻。
其中：所述低压封锁电路包括三端可调分流基准源U2、开关管Q1以及依次串接于正母线与负母线之间的电阻R7和电阻R8，所述电阻R7和电阻R8的连接点与三端可调分流基准源U2的参考极连接，所述三端可调分流基准源U2的阳极与负母线连接，所述三端可调分流基准源U2的阴极与电阻R6的一端和开关管Q1的控制极连接，所述电阻R6的另一端与正母线连接，所述开关管Q1的一个连接极与控制芯片U1的VCC引脚连接，另一个连接极与控制芯片U1的GND引脚和负母线连接。
其中，所述电阻R7和电阻R8至少有一个为可调电阻。
其中：所述控制芯片U1的VCC引脚和GND引脚之间并联有电容C1和瞬态电压抑制二极管TVS1。
本发明的有益效果：在UPS工作过程中，启动电路和低压封锁电路实时获取了母线的电压，在母线电压大于启动阈值VH时启动电路启动辅助电源板的控制芯片U1使辅助电源板工作；在母线电压低于封锁阈值VL时低压封锁电路封锁控制芯片U1使辅助电源板停止工作，又因为当母线由电池供电时，母线电压即电池电压，因此辅助电源板在电池供电过程中当电池电压大于启动阈值VH时工作，当小于封锁阈值VL时停止工作，实现对电池的低压保护。又因为分别设置有启动阈值VH和封锁阈值VL，且封锁阈值VL大于启动阈值VH，避免了电压在一个阈值附近波动时辅助电源板不断的通电断电的情况的发生，同时通过调整启动阈值VH与封锁阈值VL之间的差值，即可设置回差，保证电路工作的可靠性。
附图说明
图1是本发明一种可设回差的UPS电池低压放电保护电路的实施例的电路图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本发明一种可设回差的UPS电池低压放电保护电路的具体实施方式之一，如图1所示，包括：通过母线从电池取电的辅助电源板，所述辅助电源板包括用于控制供电的控制芯片U1，还包括输入端与母线连接且输入端电压达到启动阈值VH时启动控制芯片U1的启动电路1、输入端与母线连接且其输出端在输入端电压低于封锁阈值VL时封锁控制芯片U1的低压封锁电路2，所述启动阈值VH大于封锁阈值VL。
本实施例中，辅助电源板在控制芯片UI的控制下从母线取电，而母线从电池取电，即辅助电源板从电池取电，在辅助电源板的控制芯片U1通电启动后即不断通过母线从电池小电流取电并调整后输出，而当控制芯片U1断电停止工作后则辅助电源也停止工作，不再取电。其中，辅助电源板的VCC引脚与辅助电源板的反馈绕组连接，当控制芯片U1被启动后，辅助电源板的反馈绕组也被启动，所以反馈绕组可输出电压给控制芯片U1供电。
启动电路1包括电阻R1、电阻R2和电阻R3，电阻R1、电阻R2和电阻R3依次串联后接于正母线与负母线之间，电阻R2和电阻R3的连接点作为启动电路1的输出端经防反二极管D1与控制芯片U1的VCC引脚连接。由图1可知启动电路1的输出端的电压与母线电压之比为R3/（R1+R2+R3）,即启动电路1的输出端的电压与母线电压成正比，因此，当母线电压升高到一定值时，启动电路1的输出端的电压便足以启动控制芯片U1，从而启动辅助电源板，反馈绕组可输出电压给控制芯片U1供电，控制芯片U1维持工作状态，此时的母线电压值即为启动阈值VH，若控制芯片U1的启动电压为VU1，则有VH= VU1（R1+R2+R3）/R3，因此通过调整电阻R1、电阻R2和电阻R3即可调整启动阈值VH。
低压封锁电路2包括三端可调分流基准源U2、三极管Q1以及依次串接于正母线与负母线之间的电阻R7和电阻R8，所述电阻R7和电阻R8的连接点与三端可调分流基准源U2的参考极连接，所述三端可调分流基准源U2阳极与负母线连接，阴极经电阻R6与正母线连接并经瞬态抑制二极管TVS2与电阻R4的一端、电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与负母线连接，电阻R4的另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极与控制芯片U1的VCC引脚连接，三极管Q1的发射极与控制芯片U1的GND引脚和负母线连接，同时，还包括并联后接于控制芯片U1的VCC引脚和GND引脚之间的电容C1和瞬态电压抑制二极管TVS1。当三端可调分流基准源U2的参考极（即电阻R7和电阻R8的连接点连接的一端）电压大于其内置基准电压值（2.5V）时，则其阴极和阳极导通，因此三极管Q1的基极为低电平，三极管Q1不导通，低压封锁电路2对控制芯片U1没有影响；当三端可调分流基准源U2的参考极电压小于其内置基准电压值）时，则其阴极和阳极截止，三极管Q1导通，控制芯片U1的VCC引脚通过三极管Q1与控制芯片U1的GND引脚和负母线连接，即控制芯片U1的VCC引脚的电压被拉低，控制芯片U1停止工作，辅助电源板停止工作从而反馈绕组停止给控制芯片U1供电，控制芯片U1维持在停止工作状态。由于三端可调分流基准源U2的参考极的电压与母线电压之比为R8/（R7+R8），而当母线电压达到封锁阈值VL时，三端可调分流基准源U2的参考极的电压为2.5V，因此可知VL=2.5（R7+R8）/R8，即通过调节电阻R7和电阻R8的电阻值既可以调节封锁阈值VL。
综上，通过调节电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R7和电阻R8使启动阈值VH大于封锁阈值VL，即可获得可设回差的UPS电池低压放电保护电路，所述回差的值等于启动阈值VH减去封锁阈值VL，当电池电能充足时，电压比较高，高于启动阈值VH，即母线电压也高于启动阈值VH，此时启动电路1的输入电压高于启动阈值VH，启动电路1启动控制芯片U1从而使辅助电源板通过母线从电池取电。随着电池的电量的减少，电池的电压不断降低，当电压低至启动阈值VH附近并在启动阈值VH上下波动时，由于该电压仍然高于封锁阈值VL时，低压封锁电路2仍然没有输出，控制芯片U1保持工作状态，当电压下降至低于封锁阈值VL时，电压封锁电路将封锁控制芯片U1，使其停止工作，避免其继续通过母线从电池取电损害电池，同时此时即使由于电压在 封锁阈值VL附近波动，可能电压会高于封锁阈值VL，但由于未能达到启动阈值VH，因此不会启动控制芯片U1，即不会启动辅助电源板。因此，本既能在电池低压时可以有效停止辅助电源板的工作以避免电池过度放电损害电池，同时也当母线电压在阈值附近波动时辅助电源板不会频繁的通电断电，有效的保护了辅助电源板，因此提高了这个UPS的寿命以及可靠性。
实施例2
本发明一种可设回差的UPS电池低压放电保护电路的具体实施方式之二，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，所述电阻R2为可调电阻，所述电阻R7也为可调电阻。结合实施例1的分析可知，通过调节这两个可调电阻即可方便的改变启动阈值VH以及封锁阈值VL，也就可以方便的根据需要调节回差。当然，所述电阻R1、电阻R3和电阻R8也可以是可调电阻，也可以仅仅设置电阻R2为可调电阻，只是相应的改变调节方式而已。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种可设回差的UPS电池低压放电保护电路，包括通过母线从电池取电的辅助电源板，所述辅助电源板包括用于控制供电的控制芯片U1，其特征在于：还包括输入端与母线连接且输入端电压达到启动阈值VH时启动控制芯片U1的启动电路（1）、输入端与母线连接且其输出端在输入端电压低于封锁阈值VL时封锁控制芯片U1的低压封锁电路（2），所述启动阈值VH大于封锁阈值VL。
2.如权利要求1所述的一种可设回差的UPS电池低压放电保护电路，其特征在于：所述控制芯片的VCC引脚还与反馈绕组连接。
3.如权利要求1所述的一种可设回差的UPS电池低压放电保护电路，其特征在于：所述的启动电路（1）包括依次串联于正母线与负母线之间的电阻R2和电阻R3，所述电阻R2和电阻R3的连接点为启动电路（1）的输出端。
4.如权利要求3所述的一种可设回差的UPS电池低压放电保护电路，其特征在于：所述电阻R2和电阻R3至少有一个为可调电阻。
5.如权利要求1所述的一种可设回差的UPS电池低压放电保护电路，其特征在于：所述低压封锁电路（2）包括三端可调分流基准源U2、开关管Q1以及依次串接于正母线与负母线之间的电阻R7和电阻R8，所述电阻R7和电阻R8的连接点与三端可调分流基准源U2的参考极连接，所述三端可调分流基准源U2的阳极与负母线连接，所述三端可调分流基准源U2的阴极与电阻R6的一端和开关管Q1的控制极连接，所述电阻R6的另一端与正母线连接，所述开关管Q1的一个连接极与控制芯片U1的VCC引脚连接，另一个连接极与控制芯片U1的GND引脚和负母线连接。
6.如权利要求5所述的一种可设回差的UPS电池低压放电保护电路，其特征在于：所述电阻R7和电阻R8至少有一个为可调电阻。
7.如权利要求1所述的一种可设回差的UPS电池低压放电保护电路，其特征在于：所述控制芯片的VCC引脚和GND引脚之间并联有电容C1和瞬态电压抑制二极管TVS1。
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