CN102957169A - 提高电源转换效率的不断电供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种提高电源转换效率的不断电供电系统，包含有一交/直流电源转换电路、一电池电源转换电路以及一控制电路，该交/直流电源转换电路是并联于该电池电源转换电路，用于将市电的交流电源转换为直流电源供负载使用，在交流市电稳定供电时，该控制电路控制启动该交/直流电源转换电路，仅由该交/直流电源转换电路提供电源给负载；因交流市电与负载之间仅通过一次电源转换，故可提高电源转换效率。

Description

提高电源转换效率的不断电供电系统
技术领域
本发明是有关一种不断电系统，特别是指提高电源转换效率的不断电供电系统。
背景技术
请参考图7所示，是一已知的不断电系统(UPS)电路方框示意图，其包含一交/直流转换充电电路60、一第一直流转换电路61、一第二直流转换电路62、一电池电路63以及一控制电路64。
该交/直流转换充电电路60具有一组输入端与一组输出端，其输入端连接交流市电65，以将交流电源降压并转换为一直流电源，其中该交/直流转换充电电路60包含一低频变压器以降压交流电源。
该第一直流转换电路61具有一组输入端与一组输出端，其输入端电连接该交/直流转换充电电路60的输出端以接收该直流电源，并将该直流电源的电压准位(如数十伏特)降压至其它的电压准位，例如降压为12伏特，以供负载66使用。
该第二直流转换电路62具有一组输入端与一组输出端，其输入端连接该第一直流转换电路61的输出端，以进一步将第一直流转换电路61所出电压的准位再转换为不同准位，例如从12伏特降压为5伏特，以供不同规格的负载67使用；是以，由该第一与第二直流转换电路61、62分别输出不同电压准位的直流电，以供不同规格的负载使用。
该电池电路63是并联于该交/直流转换充电电路60的输出端与该第一直流转换电路61的输入端之间，其包含有一二极管630、一开关组件631与一蓄电池632，其中该开关组件631具有一控制端，且该开关组件631可为继电器(relay)；该二极管630与开关组件631并联后再共同串接至该蓄电池632，在本较佳实施例中，该二极管630的阴极端连接该交/直流转换充电电路60的一输出端，其阳极端连接该蓄电池632的正极，而该蓄电池632的负极连接该交/直流转换充电电路60的另一输出端。
该控制电路64连接该交/直流转换充电电路60以及该开关组件631的控制端。
根据上述的电路结构，电池电路63是连接于交流市电65，并可同时供电给负载66、67，即使交流市电65停电，该蓄电池632仍可通过二极管630供电给负载66、67，藉此避免负载66、67失去电源。
为了避免蓄电池632的蓄电量过低，导致当停电发生时无法供应足够的电源，因此该控制电路64可检测该蓄电池632的蓄电量，若其蓄电量低于一默认值，表示蓄电池632的蓄电量偏低，该控制电路64即控制该开关组件631导通，使该交/直流转换充电电路60输出的直流电除了输出给该第一直流转换电路61，同时对该蓄电池632进行充电；若蓄电池632的蓄电量高于默认值时，表示蓄电池632的蓄电量已接近饱和，该控制电路64控制该开关组件631断路，以停止对该蓄电池632充电；是以，由该控制电路64实时监控蓄电池632，确保其蓄电量是充足的。
综上所述，负载66、67所接收的直流电源是交流市电65经过至少两次的电压转换而得，即至少通过该交/直流转换充电电路60以及该第一直流转换电路61；当蓄电池632的蓄电量充足而不需被充电时，控制电路64仅将该开关组件631断路以停止该交/直流转换充电电路60对蓄电池632充电，此时该第一直流转换电路61的输入电源仍是由该交/直流转换充电电路60所提供，如此多出一级的电压转换导致较差的电源转换效率差；此外，因交/直流转换充电电路60内的低频变压器将导致激磁耗损，在前述电路架构下，该交/直流转换充电电路60是持续进行交直流电压转换，因而产生更多的能量损失。
发明内容
因此本发明的主要目的是提供一种提高电源转换效率的不断电供电系统，以在交流市电稳定供电给负载期间，通过降低电压转换次数达到提高电源转换效率的目的。
为达前揭目的，本发明采用的技术手段是令该提高电源转换效率的不断电供电系统包含有：
一交/直流电源转换电路，具有一组输入端与一组输出端，其输入端供连接一交流市电；
一电池电源转换电路，并联于该交/直流电源转换电路，该电池电源转换电路包含有：
一充电电路，具有一输入端，用以连接交流市电；
一第一直流转换电路，具有一组输入端与一组输出端，其输入端连接该充电电路的输出端；及
一蓄电池，设于该充电电路的输出端以及该第一直流转换电路的输入端之间；以及
一控制电路，电连接该交/直流电源转换电路与该电池电源转换电路，且该控制电路在一特定的期间输出一控制信号以启动该第一直流转换电路。
根据本发明的电路，因该交/直流电源转换电路与该电池电源转换电路为并联，且一组者的输入端连接交流市电，输出端则分别连接到负载，在交流市电稳定供电的情况下，该控制电路控制关闭电池电源转换电路，仅由该交/直流电源转换电路提供直流电源给负载，前述特定期间是指市电电不稳定或停电时，才启动该第一直流转换电路以输出电源给该负载；是以，在交流市电稳定供电的情况下，因为本发明供交流市电与负载之间仅通过单一级的电源转换，相较于先前技术，是可有效改善电源转换的效率。
附图说明
图1为本发明的优选实施例的电路方框示意图；
图2为图1中交/直流电源转换电路的详细电路图；
图3为图1中充电电路的详细电路图；
图4为图1中第一直流转换电路的详细电路图；
图5为图1中第二直流转换电路的详细电路图；
图6为图1中控制电路的详细电路图；
图7为已知的不断电系统电路方框示意图。
附图标号说明：10交/直流电源转换电路；20电池电源转换电路；21充电电路；22蓄电池；23第一直流转换电路；24第二直流转换电路；30控制电路；40交流市电；50负载；51负载；60交/直流转换充电电路；61第一直流转换电路；62第二直流转换电路；63电池电路；630二极管；631开关组件；632蓄电池；64控制电路；65交流市电；66负载；67负载。
具体实施方式
以下配合图式及本发明之较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
请参考图1所示，是本发明的一较佳实施例系统方框图，其包含有一交/直流电源转换电路10、一电池电源转换电路20以及一控制电路30。
该交/直流电源转换电路10具有一组输入端与一组输出端，其输入端连接一交流市电40，其输出端可连接一负载50，以直接将交流市电40直接转换为可供一负载50使用的直流电压，例如转换为12V的直流电压；其中，该交/直流电源转换电路10详细电路图请参考图2所示。
该电池电源转换电路20并联于该交/直流电源转换电路10，该电池电源转换电路20具有一组输入端与一组输出端，其输入端连接该交流市电40，其输出端连接该负载50；该电池电源转换电路20包含有一充电电路21、一蓄电池22以及一第一直流转换电路23，该充电电路21包含有一低频变压器，该充电电路21的输入端连接该交流市电40，该第一直流转换电路23具有一组输入端与一组输出端，其输入端连接该充电电路21的输出端，该第一直流转换电路23的输出端可连接该负载50，由该第一直流转换电路23将该充电电路21输出的电压转换为可供负载50使用的电压，而该蓄电池22是设于该充电电路21的输出端以及该第一直流转换电路23的输入端之间；请参考图3与图4所示，分别为该充电电路21与该第一直流转换电路23的详细电路图。
再者，本发明的不断电系统可进一步包含一第二直流转换电路24，该第二直流转换电路24包含有一组输入端与一组输出端，其输入端连接该交/直流电源转换电路10的输出端，其输出端供连接另一负载51，以将第一直流转换电路23或交/直流电源转换电路10所输出的直流电源转换为不同准位的电压，以供不同规格的负载51使用，例如转换为5V的直流电压；请参考图5所示，为该第二直流转换电路24的详细电路图。
该控制电路30电连接该交/直流电源转换电路10与该电池电源转换电路20，以分别控制启动或关闭该交/直流电源转换电路10、该充电电路21以及该第一直流转换电路23，并检测该蓄电池22的蓄电量。该控制电路30可在一特定期间根据该交流市电40供电状况对应启动或关闭该交/直流电源转换电路10或该电池电源转换电路20。当交流市电40稳定供电时，该控制电路30输出一控制信号以启动该交/直流电源转换电路10且关闭该第一直流转换电路23，由该交/直流电源转换电路10直接提供负载50电源；该特定期间是指当交流市电40供电异常时，例如停电或电压不稳定，该控制电路30可输出一控制信号以关闭该交/直流电源转换电路10，并输出一控制信号以启动该第一直流转换电路23，由该蓄电池22提供电源给该第一直流转换电路23，再由该第一直流转换电路23以转换成供负载50使用的电压。
请参考图6所示，是控制电路30的详细电路图，该控制电路30内建有一运算程序，用以判断所检测到蓄电池22的蓄电量是否小于一默认值，若判断其蓄电量小于默认值，代表蓄电池22的蓄电量不足，该控制电路30则输出一控制信号给该充电电路21以启动该充电电路21，由该充电电路21将交流市电40转换为直流电以对蓄电池22充电，若判断其蓄电量大于默认值，代表蓄电池22的蓄电量充足，该控制电路30则输出一控制信号给该充电电路21以关闭该充电电路21，同时因该第一直流转换电路23仍是关闭的，因此该蓄电池22处于闲置状态。
综合以上所述，在交流市电40稳定供电的时候，仅由该交/直流电源转换电路10直接将交流市电40转换成直流电压给负载50，而该充电电路21与该第一直流转换电路23是处于关闭的状态，因交流市电40与负载50之间仅通过一次的电压转换，相对于已知的不断电系统必须通过两次的电压转换，本发明可有效提升电源转换效率；此外，因此时充电电路21处于关闭的状态，其内的低频变压器未作动，故可避免低频变压器产生不必要的激磁耗损，有效改善能量的耗损；此外，当蓄电池22的蓄电量充足时，该控制电路30关闭该充电电路21而使蓄电池22处于闲置状态，避免蓄电池22在蓄电量接近饱和的情况下仍持续被充电，所以可延长蓄电池22的使用寿命。
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 (3)

1.一种提高电源转换效率的不断电供电系统，其特征在于，该不断电系统包含有：
一交/直流电源转换电路，具有一组输入端与一组输出端，其输入端供连接一交流市电；
一电池电源转换电路，并联于该交/直流电源转换电路，该电池电源转换电路包含有：
一充电电路，具有一输入端，用以连接交流市电；
一第一直流转换电路，具有一组输入端与一组输出端，其输入端连接该充电电路的输出端；及
一蓄电池，设于该充电电路的输出端以及该第一直流转换电路的输入端之间；以及
一控制电路，电连接该交/直流电源转换电路与该电池电源转换电路，且该控制电路在一特定的期间输出一控制信号以启动该第一直流转换电路。
2.根据权利要求1所述的提高电源转换效率的不断电供电系统，该控制电路检测该蓄电池的蓄电量，并判断该蓄电池的蓄电量若小于一默认值时，则输出一控制信号给该充电电路以启动该充电电路对该蓄电池充电，若判断其蓄电量大于默认值时，则关闭该充电电路。
3.根据权利要求1或2所述的提高电源转换效率的不断电供电系统，其特征在于，进一步包含一第二直流转换电路，该第二直流转换电路包含有一组输入端与一组输出端，其输入端连接该交/直流电源转换电路的输出端。
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