CN104600769B - 可快速启动的ups充电电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了可快速启动的UPS充电电路，该UPS充电电路具有预启动支路，该预启动支路所述预启动支路在正电输入端B+接入受控开关电路时从正电输入端B+取电并产生预启动电压至受控开关电路的受控端，从而使得受控开关电路导通，充电输出端OUT产生一个低压的充电电压，同时由于所述控制器的电源端DCC连接至充电输出端OUT，因此充电输出端OUT输出的充电电压能够启动单片机，以此驱动受控开关电路，使得电路进入正常工作状态，而后充电输出端OUT产生持续低压的充电电压则可持续的为控制器持续供电，因此该电路无需增设一个为控制器供电的控制器供电电路，有效降低了成本，简化了电路结构。

Description

可快速启动的UPS充电电路

技术领域

本发明涉及UPS低压供电电路技术领域，特别是指一种可快速启动的UPS充电电路。

背景技术

随着技术的进步，对用电的安全性和稳定性得到越来越多的重视，因此，UPS(不间断电源)在越来越多的场合被使用。另一方面，由于人们在生活中使用了越来越多的小电压设备(如手持移动智能设备等)，因此，在UPS设备上提供一个低电压端口以为这些小电压设备进行充电(供电)显得十分必要。

目前，UPS提供低压端口的方法一般是从UPS的电池取电，然后经开关电路接至稳压电路，经稳压电路稳压后再输出至低压端口以为外界设备充电，同时利用单片机输出PWM驱动信号以控制开关电路的导通/截止，通过调节单片机输出的驱动信号，即可调节输出的电压和功率，从而保证了低压端口能够输出稳定的低电压。然而，在该电路中，由于单片机需要一定的供电电压才能启动，在单片机启动之前，电路无法输出有效的低压供单片机启动，因此，UPS设备中又必须增加一个单片机供电电路，这无疑会增加了成本，而且导致电路更加复杂，故障点更多。此外，由于电路需要等待单片机启动后才能有效工作，导致低压端口启动时存在一定的延迟时间。

发明内容

设计思路：结合现有技术中存在的需要增设一个控制器供电电路(例如单片机供电电路)，同时启动延迟的问题，发明人经研究后发现：只要增设一个预启动支路，预启动支路在UPS充电电路启动阶段提供一个电压来驱动开关电路，使得UPS充电电路在控制器(例如单片机)未启动时就可被快速启动而产生一个低压的充电电压为外界其他设备充电，同时再利用这个低压的充电电压来启动控制器，令控制器产生驱动信号以使UPS充电电路正常工作而产生持续的低压的充电电压，而UPS充电电路产生的这个持续的低压的充电电压则可持续为控制器供电，因此无需增设一个控制器供电电路，有效降低了成本，简化了电路结构。此外，本设计还考虑到预启动支路的主要作用在电路启动阶段，因此，发明人合理的设计预启动支路，使得电路启动完成后预启动支路对整体电路的影响尽可能的小，避免出现泄漏电流等问题。

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能够快速启动且无需额外增设控制器供电电路的可快速启动的UPS充电电路。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

可快速启动的UPS充电电路，包括连接至UPS电池的正电输入端B+、控制器、受控开关电路、稳压电路和充电输出端OUT，所述正电输入端B+经受控开关电路将电能输送至稳压电路，稳压电路输出充电电压至充电输出端OUT，所述控制器的输出端OFF输出驱动信号至受控开关电路的受控端以控制所述受控开关电路的导通/截止，其特征在于：还包括从正电输入端B+取电的预启动支路，所述预启动支路在正电输入端B+接入受控开关电路时产生预启动电压至受控开关电路的受控端，从而使所述受控开关电路导通，所述控制器的电源端DCC连接至充电输出端OUT。

其中，所述预启动支路包括偏置电阻R7，所述预启动支路在正电输入端B+接入受控开关电路时产生充电电流以使所述偏置电阻R7产生预启动电压，所述偏置电阻R7的一端连接至受控开关电路的受控端以使所述预启动电压驱动所述受控开关电路。

其中，所述预启动支路还包括与偏置电阻R7串联的隔离电容C1，所述预启动支路在正电输入端B+接入受控开关电路时产生充电电流，所述预启动支路对隔离电容C1充电直至隔离电容C1处于饱和态。

其中，所述隔离电容C1连接有释能支路，所述释能支路在正电输入端B+断开受控开关电路时释放隔离电容C1所存储的电能。

其中，所述释能支路包括释能电阻R2。

其中，所述控制器包括使能端KEY，所述正电输入端B+连接至控制器的使能端KEY，所述控制器的输出端OFF根据使能端KEY的被触发情况来输出驱动信号。

其中，所述受控开关电路包括开关管Q1和开关管Q2，所述开关管Q2连接于正电输入端B+与开关管Q1之间以控制正电输入端B+与开关管Q1之间的导通/截止，所述开关管Q2的控制极一方面连接至正电输入端B+，另一方面经开关管Q1连接至电源地，所述开关管Q1的控制极即为受控开关电路的受控端。

其中，所述正电输入端B+经开关SW1连接至受控开关电路。

其中，所述控制器为单片机。

本发明的有益效果：本发明提供了可快速启动的UPS充电电路，该UPS充电电路具有预启动支路，该预启动支路所述预启动支路在正电输入端B+接入受控开关电路时从正电输入端B+取电并产生预启动电压至受控开关电路的受控端，从而使得受控开关电路导通，充电输出端OUT产生一个低压的充电电压，同时由于所述控制器的电源端DCC连接至充电输出端OUT，因此充电输出端OUT输出的充电电压能够启动单片机，使得控制器的输出端OFF输出驱动信号至受控开关电路的受控端，驱动受控开关电路，从而使得电路进入正常工作状态，而后充电输出端OUT产生持续低压的充电电压则可持续的为控制器持续供电，因此该电路无需增设一个为控制器供电的控制器供电电路，有效降低了成本，简化了电路结构。进一步的，本发明的预启动支路包括相互串联的隔离电容C1和偏置电阻R7，因此预启动支路仅在正电输入端B+被接入UPS充电电路的初始阶段会产生充电电流，当隔离电容C1充电完成后，预启动支路即不再有电流通过，预启动支路不再对UPS充电电路造成任何影响。

附图说明

图1是本发明可快速启动的UPS充电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。

本发明可快速启动的UPS充电电路的具体实施方式，如图1所示，包括：从UPS电池取电的正电输入端B+，正电输入端B+连接于开关SW1的第一端，开关SW1的第二端经过开关管Q2连接至由二极管VD1和7805稳压芯片U1构成的稳压电路2，通过操控开关SW1的开/关可控制正电输入端B+接入/脱离整体供电电路，另外，通过调节Q2的导通时间的占空比，即可调节正电输入端B+输送至稳压电路2上的电能，从而调整最终充电输出端OUT的输出电压和功率。

开关管Q2基极(即控制极)一方面经电阻R5连接至二极管Q2的发射极，另一方面依次经电阻R6、开关管Q1连接至电源地，开关管Q2和开关管Q1构成受控开关电路1，当SW1导通时，Q2发射极处于高电压，此时如果控制开关管Q1导通，则电阻R5上会有电流通过，在开关管Q2的发射极和基极之间即可产生一个压降，从而使得开关管Q2导通，也即受控开关电路1导通；如果控制Q1截止，则开关管Q2的发射极和基极之间不存在压降，开关管Q2截止，也即受控开关电路1截止；也就是说，开关管Q1的基极(控制极)即为受控开关电路1的受控端，通过对调节开关管Q1的基极的电压即可控制开关管Q2的导通/截止，也就控制受控开关电路1的导通/截止。

本发明采用单片机U2输出驱动信号至开关管Q1的基极以调节受控开关电路1的导通/截止，单片机U2包括使能端KEY，输出端OFF和电源端DCC，单片机U2的电源端DCC从充电输出端OUT取电以使单片机U2正常工作，使能端连接至开关SW1的第二端以检测正电输入端B+是否被接入电路中，在电源端DCC获得供电的情况下，单片机U2的使能端KEY在正电输入端B+被接入电路中时被触发以令单片机U2的输出端OFF输出驱动信号至开关管Q1的基极。

开关SW1的第二端和电源地之间连接有预启动支路3，该预启动支路3包括依次串联的隔离电容C1、分压电阻R4和偏置电阻R7，偏置电阻R7接于开关管Q1的基极和集电极之间。当SW1导通，正电输入端B+被接入UPS充电电路时，预启动支路3会产生一个充电电流对隔离电容C1进行充电，在充电的过程中，电容C1处于暂态，其两端有电流流过，两端电压是uc＝U×[1-e^(-t/τ)](U是正电输入端B+的电压)。重要的，充电电流使偏置电阻R7两端产生一个预启动电压，即在Q1的基极施加一个电压，使得Q1导通。也就是说，此时尽管单片机U2未被启动，单片机U2的使能端KEY无法检测到正电输入端B+被接入，但是预启动支路3产生的预启动电压能够使得Q1被导通，从而使得Q2导通，正电输入端B+的电能被传送到稳压电路2，由稳压电路2产生一个低压(+5V)的传送至充电输出端OUT形成充电电压。又由于单片机U2的电源端DCC从充电输出端OUT取电，因此此时单片机U2能够被启动，单片机U2启动后其输出端OFF即可持续驱动信号至开关管Q1的基极，使得整个电路进入正常工作状态，充电输出端OUT持续输出低电压，单片机U2能够持续取电以维持正常工作。

此外，由于预启动支路3采用隔离电容C1，因此，预启动支路3仅在正电输入端B+被接入电路的初始阶段会产生充电电流，当隔离电容C1充电完成后，预启动支路3即不再有电流通过，预启动支路3不再对整体电路造成任何影响。也就是说，通过合理调整隔离电容C1的容量，即可实现预启动支路3恰好能够在预启动阶段启动电路而在电路启动后不再对整体电路造成任何影响。采用隔离电容C1的另外一个优点是可以防止电池的泄露电流，由于该电路是从UPS电池中取电，但UPS电池的电量低于一定的程度时，按照程序设计，UPS充电电路应该停止工作，避免继续向电池取电，但是由于开关SW1是人工手动操作，此时不会主动断开，如果不设隔离电容C1，那么此时正电输入端B+即会经过预启动支路3进行小电流放电，即产生泄露电流，可能会导致电池过度释放电能而降低使用寿命。而设置隔离电容C1，则在这种情况下会由于隔离电容C1处于饱和态而避免预启动支路3产生泄露电流。

需要说明的是，预启动支路3不一定需要按照实施例中的连接结构加以实现，例如可以调换隔离电容C1和偏置电阻R7的位置，只需要对受控开关电路1等电路结构进行适应性修改，使得偏置电阻R7产生的预启动电压能够驱动受控开关电路1。对此本领域技术人员你可以结合现有技术进行灵活调整，只要能够实现利用预启动支路3产生预启动电压来驱动受控开关电路1即可，在此不再赘述。

此外，本实施例的C1的正极端经释能支路4连接至电源地，所述释能支路4包括释能电阻R2。释能电子R2的阻值在兆欧以上。释能支路4的作用是当开关SW1断开时，隔离电容C1的电量能够通过释能支路4进行释放，使得隔离电容C1恢复至不带电状态且单片机U2的使能端KEY复位，以此为下一次的开机(正电输入端B+接入UPS充电电路)做准备。

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 (9)

1.可快速启动的UPS充电电路，包括连接至UPS电池的正电输入端B+、控制器、受控开关电路、稳压电路和充电输出端OUT，所述正电输入端B+经受控开关电路将电能输送至稳压电路，稳压电路输出充电电压至充电输出端OUT，所述控制器的输出端OFF输出驱动信号至受控开关电路的受控端以控制所述受控开关电路的导通/截止，其特征在于：还包括从正电输入端B+取电的预启动支路，所述预启动支路在正电输入端B+接入受控开关电路时产生预启动电压至受控开关电路的受控端，从而使所述受控开关电路导通，所述控制器的电源端DCC连接至充电输出端OUT。

2.如权利要求1所述的可快速启动的UPS充电电路，其特征在于：所述预启动支路包括偏置电阻R7，所述预启动支路在正电输入端B+接入受控开关电路时产生充电电流以使所述偏置电阻R7产生预启动电压，所述偏置电阻R7的一端连接至受控开关电路的受控端以使所述预启动电压驱动所述受控开关电路。

3.如权利要求2所述的可快速启动的UPS充电电路，其特征在于：所述预启动支路还包括与偏置电阻R7串联的隔离电容C1，所述预启动支路在正电输入端B+接入受控开关电路时产生充电电流，所述预启动支路对隔离电容C1充电直至隔离电容C1处于饱和态。

4.如权利要求3所述的可快速启动的UPS充电电路，其特征在于：所述隔离电容C1连接有释能支路，所述释能支路在正电输入端B+断开受控开关电路时释放隔离电容C1所存储的电能。

5.如权利要求4所述的可快速启动的UPS充电电路，其特征在于：所述释能支路包括释能电阻R2。

6.如权利要求1所述的可快速启动的UPS充电电路，其特征在于：所述控制器包括使能端KEY，所述正电输入端B+连接至控制器的使能端KEY，所述控制器的输出端OFF根据使能端KEY的被触发情况来输出驱动信号。

7.如权利要求1所述的可快速启动的UPS充电电路，其特征在于：所述受控开关电路包括开关管Q1和开关管Q2，所述开关管Q2连接于正电输入端B+与开关管Q1之间以控制正电输入端B+与开关管Q1之间的导通/截止，所述开关管Q2的控制极一方面连接至正电输入端B+，另一方面经开关管Q1连接至电源地，所述开关管Q1的控制极即为受控开关电路的受控端。

8.如权利要求1所述的可快速启动的UPS充电电路，其特征在于：所述正电输入端B+经开关SW1连接至受控开关电路。

9.如权利要求1所述的可快速启动的UPS充电电路，其特征在于：所述控制器为单片机。