CN103368248A

CN103368248A - 低功率消耗的备援电力系统

Info

Publication number: CN103368248A
Application number: CN2012101002024A
Authority: CN
Inventors: 施纯德; 张裕渊; 施光隆; 萧博文
Original assignee: Xinju Enterprise Co Ltd
Current assignee: Zippy Technology Corp
Priority date: 2012-04-06
Filing date: 2012-04-06
Publication date: 2013-10-23

Abstract

一种低功率消耗的备援电力系统，包括有一连接外部电力输入源并产生一转换电力的电力转换单元，电性连接该电力转换单元的一第一供电电路与一第二供电电路，以及一连接该第一、第二供电电路的电力来源切换电路。该第一供电电路接收该转换电力并输出一第一输出电力。该第二供电电路包含有一储存由一充电单元充入的该转换电力并输出一第二输出电力的储能单元。该电力来源切换电路根据取得该电力转换单元的正常转换电力与否，决定直接由该第一供电电路输出该第一输出电力，或者决定由该第二供电电路的储能单元输出该第二输出电力。

Description

低功率消耗的备援电力系统

技术领域

本发明涉及一种备援电力系统，尤指一种低功率消耗的备援电力系统。

背景技术

由于各种电子设备需要稳定的电力维持工作，因此需要电源供应器提供稳定的电力驱动各类电子设备，而绝大部分的电源供应器连接一输入来源以取得一输入电力，并且该电源供应器具有一电力转换单元以转换该输入电力形成一驱动电力传送至负载，然而此种已知架构仅具有一输入来源可提供输入电力，该输入来源可能是市内电力或是另一电源供应器，然而当该市内电力供应或该电源供应器发生故障或电力下降时会造成电子设备断电关闭，或者造成驱动该电子设备的电源供应器因升压单元负载过重而损坏，为避免单一输入来源故障时产生的问题，现有技术利用不断电系统(Uninterrupted Power System，UPS)连接该电源供应器，藉此于输入来源故障时暂时提供稳定的电力驱动该电子设备，以降低突然失去输入电力的风险。

传统具有不断电系统的电源供应器，如图1所示，在正常状态下，由一市电电源1取得一交流电力，来自于该市电电源1的该交流电力为弦波形式，会先经过一滤波器2、交流/直流转换器3以及一直流/交流转换器4产生方波形式的交流电力供后端的电源供应器5使用。而传统并联于前述供电路径的不断电系统，在正常供电下，也取得该市电电源1所产生的交流电力。该交流电力经由一电池充电器6转换为直流电力储存于一电池模块7中。当该市电电源1无法正常供应交流电力时，利用控制一设置于该交流/直流转换器3以及该直流/交流转换器4之间的切换开关8，使该直流/交流转换器4改接收储存于该电池模块7中的直流电力，并产生方波形式的交流电力以提供给后端的电源供应器使用。然而，在此电路架构下，无论是正常供电状态，或者是利用不断电系统供电的状态，都会需要经过多次的交流电以及直流电的转换，这些过程都将导致大量功率上的耗损。

发明内容

本发明的主要目的，在于克服传统具有不断电系统的电源供应器因为多次进行电力转换所导致功率耗损的问题。

为达上述目的，本发明提供一种低功率消耗的备援电力系统，电性连接于一外部电力输入源，包括有一连接该外部电力输入源以取得外部电力并产生一转换电力的电力转换单元，分别电性连接该电力转换单元的第一电力供应电路以及一第二供电电路，以及一连接该第一供电电路以及该第二供电电路的电力来源切换电路。该第一供电电路接收该转换电力并输出一第一输出电力。该第二供电电路并联于该第一供电电路，该第二供电电路包含有一取得该转换电力的充电单元以及一电性连接该充电单元的储能单元，该储能单元储存由该充电单元充入的该转换电力并输出一第二输出电力。该电力来源切换电路包含有一设置于该第一供电电路的第一切换开关以及一设置于该第二供电电路的第二切换开关，该电力来源切换电路根据取得该电力转换单元的转换电力，决定直接由该第一供电电路输出该第一输出电力，该电力来源切换电路无法取得正常该转换电力，决定由该第二供电电路的储能单元输出该第二输出电力。

于一实施例中，该电力来源切换电路包含有一电性连接该电力转换单元以判断该电力转换单元是否输出正常该转换电力的电压检测单元，该电压检测单元包含有一控制该第一切换开关开启供该第一输出电力通过的第一切换信号，以及一控制该第二切换开关开启供该第二输出电力通过的第二切换信号。

于一实施例中，该电压检测单元包含有一连接该第一切换开关的第一控制单元，该第一控制单元检测该电力转换单元产生该转换电力相对应产生该第一切换信号给该第一切换开关。

于一实施例中，该电压检测单元包含有一连接该第二切换开关的第二控制单元，该第二控制单元包含有一分压电路以及一连接该分压电路的比较电路，该分压电路取得该电力转换单元的转换电力并分压输出一检测电压至该比较电路，该比较电路将该检测电压与一预设的参考电压比较，决定是否产生该第二切换信号控制该第二切换开关的启闭。

于一实施例中，该分压电路包含有一第一电阻以及一第二电阻，利用该第一电阻以及该第二电阻的电阻比例调整该转换电力传送至该比较电路的检测电压。

于一实施例中，该低功率消耗的备援电力系统还包含有一连接该第一供电电路以及该第二供电电路的升压电路，该升压电路包含有一取得该第一输出电力或该第二输出电力的充放电回路，一连接该充放电回路的升压开关，一决定该升压开关导通周期以控制该第二输出电力对该充放电回路的充电时序而产生一升压电力的升压控制单元，以及一输出该第一输出电力或该升压电力的电力输出端。

于一实施例中，该升压电力的电压等于该第一输出电力的电压。

于一实施例中，该升压电路包含有一设置于该充放电回路与该电力输出端之间的控制开关，该控制开关电性连接该升压控制单元。

于一实施例中，该升压控制单元自该第一供电电路取得一检测信号，该升压控制单元根据该检测信号控制该升压开关以及该控制开关的启闭，决定使该第一输出电力直接通过该升压电路并自该电力输出端输出，或者使该第二输出电力经过该充放电回路升压为该升压电力后再由该电力输出端输出。

于一实施例中，该充放电回路包含有一储能电感，一二极管以及一储能电容。

于一实施例中，该第一输出电力的电压高于该第二输出电力的电压。

于一实施例中，该电力转换单元的转换电力为一直流电力。

于一实施例中，该电力转换单元包含有一连接外部电力输入源的整流滤波单元、一连接该整流滤波单元的功因校正单元、一变压器、一脉宽控制单元、一开关元件以及一整流输出单元。

于一实施例中，该储能单元为一充电电池。

本发明的低功率消耗的备援电力系统的特点在于：

1.主要将不断电系统设置于电力转换单元的后端。在正常供电下，该电力转换单元所产生的转换电力可以直接输出给电子设备或负载使用。而在电力转换单元异常而无法产生转换电力时，可以改由第二供电电路的储能单元输出所储存的直流电力给电子设备使用。

2.无论是何种情况下，均无须再经由交流电以及直流电的转换，大幅降低传统具有不断电系统的电源供应器在运作中所造成的功率损耗。

附图说明

图1为传统具有不断电系统的电源供应器的电路架构示意图。

图2为本发明低功率消耗的备援电力系统一实施例的基本电路架构示意图。

图3为本发明低功率消耗的备援电力系统一实施例的细部电路架构示意图。

具体实施方式

涉及本发明的详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下：

请参阅图2所示，为本发明一实施例的基本电路架构示意图，如图所示：本发明涉及一种低功率消耗的备援电力系统，电性连接于一外部电力输入源10。该备援电力系统包括有一连接该外部电力输入源10以取得外部电力101并产生一转换电力201的电力转换单元20，分别电性连接于该电力转换单元20的一第一供电电路30与一第二供电电路40，以及一连接该第一供电电路30以及该第二供电电路40的电力来源切换电路50。于本实施例中，该电力转换单元20包含有一连接外部电力输入源10的整流滤波单元21、一连接该整流滤波单元21的功因校正单元22、一变压器23、一脉宽控制单元24、一开关元件25以及一整流输出单元26。该外部电力输入源10的外部电力101为交流电力，该外部电力101经过该整流滤波单元21以及该功因校正单元22后，该功因校正单元22利用内部一变压电力电平调整该外部电力101的功率因子及电压。该脉宽控制单元24决定该开关元件25的工作周期，藉以调整通过该变压器23的线圈电流。最后，经由该整流输出单元26产生该转换电力201。该转换电力201为一直流电力。该第一供电电路30接收来自该电力转换单元20所产生的该转换电力201并输出一第一输出电力301。该第二供电电路40并联于该第一供电电路30，包含有一取得该转换电力201的充电单元41以及一电性连接该充电单元41的储能单元42。该充电单元41取得该转换电力201经过内部一整流滤波电路(图中未示)充电该储能单元42中，使该储能单元42输出一第二输出电力401。于本实施例中，该储能单元42为一充电电池。

该电力来源切换电路50包含有一设置于该第一供电电路30的第一切换开关51以及一设置于该第二供电电路40的第二切换开关52。该电力来源切换电路50根据取得该电力转换单元20的转换电力201，决定直接由该第一供电电路30输出该第一输出电力301。若该电力来源切换电路50无法取得正常该转换电力201，则决定由该第二供电电路40的储能单元42输出该第二输出电力401。

请参阅图3所示，为本发明一实施例的细部电路架构示意图，如图所示：该电力来源切换电路50包含有一电性连接该电力转换单元20以判断该电力转换单元20是否输出正常该转换电力201的电压检测单元。该电压检测单元包含有一控制该第一切换开关51开启供该第一输出电力301通过的第一切换信号501，以及一控制该第二切换开关52开启供该第二输出电力401通过的第二切换信号502。该电压检测单元包含有一连接该第一切换开关51的第一控制单元53，以及一连接该第二切换开关52的第二控制单元54。该第一控制单元53检测该电力转换单元20产生该转换电力201后相对应产生该第一切换信号501给该第一切换开关51。于本实施例中，该第一控制单元53为一控制芯片。该第二控制单元54包含有一分压电路541以及一连接该分压电路541的比较电路542。该分压电路541包含有一第一电阻R1以及一第二电阻R2，该分压电路541取得该电力转换单元20的转换电力201，利用该第一电阻R1以及该第二电阻R2的电阻比例调整该转换电力201传送出一检测电压543至该比较电路542。该比较电路542将该检测电压543与一预设的参考电压Vref比较，决定是否产生该第二切换信号502控制该第二切换开关52的启闭。

当该电力转换单元20正常供电时，该第一控制单元53检测到正常的该转换电力201而控制该第一切换开关51开启，该第二控制单元54的该分压电路541将该转换电力201分压产生一检测电压543，此时该检测电压543大于该参考电压Vref，因此该比较电路542不产生该第二切换信号502，该第二切换开关52保持关闭状态。因此，该电力转换单元20的转换电力201会通过该第一供电电路30，该第一供电电路30则直接输出该第一输出电力301。当该电力转换单元20出现供电异常时，该第一检测单元53则无法取得正常的该转换电力201，则不输出该第一切换信号501，使该第一切换该关51处于关闭状态。该第二控制单元54的该分压电路541因为丧失正常的该转换电力201，此时分压产生的该检测电压543小于该参考电压Vref，因此该比较电路542产生该第二切换信号502至该第二切换开关52，使该第二切换开关52开启。因此，虽然该电力转换单元20没有产生正常的该转换电力201，位于该第二供电电路40上的储能单元42可以将所储存的直流电力输出，使该第二供电电路40输出该第二输出电力401。如此，无论该电力转换单元20正常与否，可以通过调控该第一供电电路30以及该第二供电电路40来供应该第一输出电力301或者该第二输出电力401。

于本实施例中，该第一输出电力301的电压不等于该第二输出电力的电压401。以该第一输出电力301的电压高于该第二输出电力401的电压为例，为了保持输入后端电子设备的电压，本发明备援电力系统还包含有一连接该第一供电电路30以及该第二供电电路40的升压电路60，如图3所示。该升压电路60包含有一取得该第一输出电力301或该第二输出电力401的充放电回路61，一连接该充放电回路61的升压开关62，一决定该升压开关62导通周期以控制该第二输出电力401对该充放电回路61的充电时序产生一升压电力601的升压控制单元63，以及一输出该第一输出电力301或该升压电力601的电力输出端64。该充放电回路61包含有一储能电感L，一二极管D以及一储能电感C。于该充放电回路61与该电力输出端64之间设置有的控制开关65，该控制开关65并联于该二极管D且电性连接该升压控制单元63。该升压控制单元63自该第一供电电路30取得一检测信号631，该升压控制单元63根据该检测信号631控制该升压开关62以及该控制开关65的启闭，决定使该第一输出电力301直接通过该升压电路60并自该电力输出端64输出，或者使该第二输出电力401经过该充放电回路61升压为该升压电力601后再由该电力输出端64输出；该升压电力601的电压等于该第一输出电力301的电压。

若该升压电路60由该第一供电电路30取得该第一输出电力301时，该升压控制单元63则会产生相对应的该检测信号631而关闭该升压开关62且使该控制开关65保持开启，此时，该第一输出电力301则会直接通该控制开关65，且自该电力输出端64输出。若该升压电路60由该第二供电电路40取得电压较该第一输出电力301低的第二输出电力401，该升压控制单元63则会另外产生相对应的该检测信号631，使该升压开关62以及该控制开关65同步依一导通周期启闭，可以使该充放电回路61对该第二输出电力401进行充放电，而将该第二输出电力401转变为一具有与该第一输出电力301相同电压的升压电力601，再由该电力输出端64输出。

综上所述，本发明的低功率消耗的备援电力系统，因将不断电系统设置于电力转换单元的后端，在正常供电下，该电力转换单元所产生的转换电力可以直接输出给电子设备或负载使用，几乎没有能量损耗。而在电力转换单元异常而无法产生转换电力时，可以改由第二供电电路的储能单元输出所储存的直流电力，再利用一升压电路将该直流电力的电压提升至一般工作电压给电子设备使用。因此，无论是何种情况下，均无须再经由交流电以及直流电的转换，大幅降低传统具有不断电系统的电源供应器在运作中所造成的功率损耗。

以上已将本发明做一详细说明，然而以上所述者，仅为本发明的一优选实施例而已，当不能限定本发明实施的范围。即凡依本发明申请范围所作的均等变化与修饰等，皆应仍属本发明的专利涵盖范围内。

Claims

1.一种低功率消耗的备援电力系统，电性连接于一外部电力输入源，其特征在于，包括有：

一电力转换单元，连接所述外部电力输入源以取得外部电力并产生一转换电力；

一第一供电电路，电性连接所述电力转换单元以接收所述转换电力并输出一第一输出电力；

一第二供电电路，电性连接所述电力转换单元且并联于所述第一供电电路，所述第二供电电路包含有一取得所述转换电力的充电单元以及一电性连接所述充电单元的储能单元，所述储能单元储存由所述充电单元充入的所述转换电力并输出一第二输出电力；以及

一电力来源切换电路，包含有一设置于所述第一供电电路的第一切换开关以及一设置于所述第二供电电路的第二切换开关，所述电力来源切换电路根据取得所述电力转换单元的转换电力，决定直接由所述第一供电电路输出所述第一输出电力，所述电力来源切换电路无法取得正常的所述转换电力，决定由所述第二供电电路的储能单元输出所述第二输出电力。

2.根据权利要求1所述的低功率消耗的备援电力系统，其特征在于，所述电力来源切换电路包含有一电性连接所述电力转换单元以判断所述电力转换单元是否输出正常的所述转换电力的电压检测单元，所述电压检测单元包含有一控制所述第一切换开关开启以供所述第一输出电力通过的第一切换信号，以及一控制所述第二切换开关开启以供所述第二输出电力通过的第二切换信号。

3.根据权利要求2所述的低功率消耗的备援电力系统，其特征在于，所述电压检测单元包含有一连接所述第一切换开关的第一控制单元，所述第一控制单元检测所述电力转换单元产生所述转换电力并相对应产生所述第一切换信号给所述第一切换开关。

4.根据权利要求2所述的低功率消耗的备援电力系统，其特征在于，所述电压检测单元包含有一连接所述第二切换开关的第二控制单元，所述第二控制单元包含有一分压电路以及一连接所述分压电路的比较电路，所述分压电路取得所述电力转换单元的转换电力并分压输出一检测电压至所述比较电路，所述比较电路将所述检测电压与一预设的参考电压比较，决定是否产生所述第二切换信号控制所述第二切换开关的启闭。

5.根据权利要求4所述的低功率消耗的备援电力系统，其特征在于，所述分压电路包含有一第一电阻以及一第二电阻，利用所述第一电阻以及所述第二电阻的电阻比例调整所述转换电力传送至所述比较电路的检测电压。

6.根据权利要求1所述的低功率消耗的备援电力系统，其特征在于，还包含有一连接所述第一供电电路以及所述第二供电电路的升压电路，所述升压电路包含有一取得所述第一输出电力或所述第二输出电力的充放电回路，一连接所述充放电回路的升压开关，一决定所述升压开关的导通周期以控制所述第二输出电力对所述充放电回路的充电时序而产生一升压电力的升压控制单元，以及一输出所述第一输出电力或所述升压电力的电力输出端。

7.根据权利要求6所述的低功率消耗的备援电力系统，其特征在于，所述升压电力的电压等于所述第一输出电力的电压。

8.根据权利要求6所述的低功率消耗的备援电力系统，其特征在于，所述升压电路包含有一设置于所述充放电回路与所述电力输出端之间的控制开关，所述控制开关电性连接所述升压控制单元。

9.根据权利要求8所述的低功率消耗的备援电力系统，其特征在于，所述升压控制单元自所述第一供电电路取得一检测信号，所述升压控制单元根据所述检测信号控制所述升压开关以及所述控制开关的启闭，决定使所述第一输出电力直接通过所述升压电路并自所述电力输出端输出，或者使所述第二输出电力经过所述充放电回路升压为所述升压电力后再由所述电力输出端输出。

10.根据权利要求6所述的低功率消耗的备援电力系统，其特征在于，所述充放电回路包含有一储能电感，一二极管以及一储能电容。

11.根据权利要求1所述的低功率消耗的备援电力系统，其特征在于，所述第一输出电力的电压高于所述第二输出电力的电压。

12.根据权利要求1所述的低功率消耗的备援电力系统，其特征在于，所述电力转换单元的转换电力为一直流电力。

13.根据权利要求1所述的低功率消耗的备援电力系统，其特征在于，所述电力转换单元包含有一连接外部电力输入源的整流滤波单元、一连接所述整流滤波单元的功因校正单元、一变压器、一脉宽控制单元、一开关元件以及一整流输出单元。

14.根据权利要求1所述的低功率消耗的备援电力系统，其特征在于，所述储能单元为一充电电池。