CN104917283A - 一种具有强制旁路保护功能的ups电源 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及不间断电源技术领域，特别涉及一种具有强制旁路保护功能的UPS电源，该UPS电源设有用于驱动旁路开关闭合/断开的旁路驱动电路和实时监测所述DSP控制芯片的DSP检测电路，其原理当DSP检测电路检测到所述DSP控制芯片供电异常和/或工作异常时，则说明DSP控制芯片处于异常状态，主电路极有可能无法有效工作且DSP控制芯片无法有效控制旁路开关闭合以切换至旁路状态，此时DSP检测电路输出关闭信号至旁路驱动电路，旁路驱动电路接收到关闭信号后控制所述旁路开关闭合以使旁路导通，负载通过旁路从市电取电，实现在DSP控制芯片异常时也能不间断供电，有效提高系统可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及不间断电源技术领域，特别涉及一种具有强制旁路保护功能的UPS电源。
背景技术
随着工业、通讯、国防、医院、计算机业务终端、网络服务器、网络设备、数据存储设备等领域对供电电源可靠性等要求的不断提高，UPS电源（不间断电源）得到越来越广泛的应用，UPS电源广泛用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应，其一般包括串接于市电和负载之间的主电路以及与主电路并联的旁路，其中主电路一般含有储能装置（如蓄电池）且以逆变器等为主要组成部分的恒压恒频电路，其主要作用是从市电取电并进行存储、逆变后给负载提供稳定、不间断的电源；而旁路主要是在主电路发生故障、负载过载等情况下提供从市电直接给负载供电的通路，以此提高UPS电源可靠性和过载能力。
一般的，UPS的旁路包括一个旁路开关，在主电路工作正常的情况下，旁路开关断开，此时UPS工作于主电路模式，当主电路出现故障或者负载过载时，旁路开关闭合以使旁路导通，负载通过旁路从市电取电。可见，要使得旁路能够更好的提高系统的可靠性和过载能力，其关键在于能否有效控制旁路开关的断开/闭合。
目前，对于旁路开关的控制，一般采用UPS电源的DSP控制芯片来控制旁路开关的切换，如公开号为CN103390929A的专利申请文件所公开的不间断电源自适应输出电压控制系统，该系统即利用控制模块在旁路模式（通过旁路对负载供电）下时将旁路开关切换到旁路状态（即旁路开关闭合），而在UPS 模式（通过主电路对负载供电）下时将旁路开关切换到非旁路状态（即旁路开关断开）。依赖于DSP控制芯片的强大处理能力，目前这种控制结构容易实现。但是，这种控制结构存在严重的缺陷：当DSP控制芯片出现异常状态（供电异常或者工作异常）时，则DSP控制芯片无法对旁路开关提供足够的驱动电平，旁路开关掉电失去控制，旁路无法有效工作，另一方面由于DSP芯片也是主电路的主要部件，因此当DSP控制芯片异常时主电路一般也无法有效供电，此时主电路和旁路均无法有效供电。因此，目前UPS电源在DSP芯片异常时无法给负载供电，其旁路也无法充分发挥其在主电路故障时继续维持不间断供电的作用。
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具有强制旁路保护功能，从而能够避免因DSP控制芯片发生异常导致旁路开关无法有效切换的问题，实现更加可靠的不间断供电的UPS电源。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供了一种具有强制旁路保护功能的UPS电源，包括串接于市电输入和负载之间的主电路和旁路，所述主电路包括DSP控制芯片，所述旁路具有旁路开关，还包括强制旁路保护模块，所述强制旁路保护模块在检测到所述DSP控制芯片供电异常和/或工作异常时闭合所述旁路开关。
优选的，本USB电源还包括辅助电源模块，所述辅助电源模块从市电取电并给所述强制旁路保护模块供电。
其中，所述强制旁路保护模块包括用于驱动旁路开关闭合/断开的旁路驱动电路和实时监测所述DSP控制芯片的DSP检测电路，所述DSP检测电路检测到所述DSP控制芯片供电异常和/或工作异常时输出关闭信号至旁路驱动电路以控制所述旁路驱动电路闭合所述旁路开关。
优选的，本UPS电源还包括辅助电源模块，所述辅助电源模块从市电取电并给所述DSP检测电路供电。
优选的，所述旁路驱动电路从所述辅助电源模块取电。
其中，所述辅助电源模块包括变压器T1和稳压芯片U3，所述变压器T1的原边从市电取电，所述变压器T1的次级边输出电压至稳压芯片U3，经稳压芯片U3稳压后输出。
其中，所述DSP控制芯片与所述旁路驱动电路连接并输出模式切换信号至所述旁路驱动电路以使所述旁路驱动电路闭合/断开旁路开关。
其中，所述旁路驱动电路包括变压器T1和控制变压器T1通/断的开关管Q14，所述变压器T1包括用于取电的原边和用于输出控制信号至旁路开关的次级边，所述开关管Q14的受控端与DSP检测电路的输出端BYP_OUT、DSP控制芯片的输出端DSP_DRV连接，所述开关管Q14在所述DSP检测电路的输出端BYP_OUT或DSP控制芯片的输出端DSP_DRV输出有效信号时使变压器T1导通。
其中，所述DSP检测电路包括串接于高电平与地线之间的检测支路，所述检测支路设置有信号输出端、实时监测所述DSP控制芯片是否供电异常的DSP供电检测端和实时监测所述DSP控制芯片是否工作异常的DSP工作状态检测端，当所述DSP供电检测端监测到所述DSP控制芯片供电异常或者DSP工作状态检测端监测到所述DSP控制芯片工作异常时，令检测支路由导通变为关断或者由关断变为导通，以此改变信号输出端的电平值以产生所述关闭信号。
其中，所述检测支路包括相互串联的开关管Q6和开关管Q7，所述开关管Q6的受控端为DSP供电检测端，所述开关管Q7的受控端为DSP工作状态检测端。
本发明的有益效果：本发明提供了一种具有强制旁路保护功能的UPS电源，该UPS电源设有可实时监测所述DSP控制芯片并根据检测情况驱动旁路开关闭合/断开的强制旁路保护模块，其原理是当强制旁路保护模块检测到所述DSP控制芯片供电异常和/或工作异常时，说明DSP控制芯片处于异常状态，主电路极有可能无法有效工作且DSP控制芯片无法有效控制旁路开关闭合以切换至旁路状态，此时强制旁路保护模块驱动闭合旁路开关以使旁路导通，负载通过旁路从市电取电，实现在DSP控制芯片异常时也能不间断供电，有效提高系统可靠性。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明一种具有强制旁路保护功能的UPS电源的电路框图。
图2为本发明一种具有强制旁路保护功能的UPS电源的旁路驱动电路的电路图。
图3为本发明一种具有强制旁路保护功能的UPS电源的DSP检测电路的电路图。
图4为本发明一种具有强制旁路保护功能的UPS电源的辅助电源模块电路图。
图5为本发明一种具有强制旁路保护功能的UPS电源的旁路电路图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
本发明一种具有强制旁路保护功能的UPS电源的具体实施方式，如图1所示，包括：主电路1、旁路、辅助电源模块2、和强制旁路保护模块，具体的本实施例中强制旁路保护模块包括DSP检测电路3和旁路驱动电路4。所述主电路1包括DSP控制芯片11，主电路1从市电取电并给负载供电。所述旁路包括旁路开关5，本实施例中旁路开关5为静态开关（见图5），所述旁路与主电路1并联，在UPS电源处于旁路模式时旁路被导通以给负载供电。所述辅助电源模块2从市电取电并提供+15V电源。所述DSP检测电路3从辅助电源模块2的输出端BYP_+15V（见图3）取电，同时检测DSP控制芯片11的工作状态是否异常，具体的，DSP检测电路3包括两个检测端口，一个为监测所述DSP控制芯片11是否供电异常（即与DSP控制芯片11的电源端DSP_+15V（见图3）连接）的DSP供电检测端，另一个为实时监测所述DSP控制芯片11是否工作异常（可与DSP控制芯片11的使能端或者信号输出端DSP_SIGNAL（见图3）连接）的DSP控制芯片11工作状态检测端。所述旁路驱动电路4与旁路开关5连接，同时根据DSP检测电路3和DSP控制芯片11的输出控制信号来控制旁路开关5的导通/截止，另外，旁路驱动电路4也从辅助电源模块2取电。
与现有技术相比，本发明的电路结构具有以下优点：
（1）具备DSP检测电路3和旁路驱动电路4，在DSP控制芯片11正常的情况下，由DSP控制芯片11控制旁路驱动电路4进行常规的切换（在旁路模式和UPS模式之间进行切换，类似背景技术中记载的技术方案），当DSP控制芯片11异常时，则DSP检测电路3会检测到DSP控制芯片11的异常情况并控制旁路驱动电路4，使旁路驱动电路4驱动旁路开关5闭合（无论旁路开关5原来处于何种状态），实现旁路对负载供电，保证了在DSP控制芯片11异常时也能不间断供电，有效提高系统可靠性。
（2）具备辅助电源模块2，DSP检测电路3和旁路驱动电路4均从辅助电源模块2取电，因此即使主电路1完全故障，DSP检测电路3和旁路驱动电路4的供电也不受主电路1影响，能够有效的关闭旁路开关5。当然，基于成本等因素考虑，也可以不设置辅助电源模块2，DSP检测电路3和/或旁路驱动电路4可以采用从主电路1的储能电池输出端等恒压输出端取电，不过这种取电方式容易由于储能电池等供电部件故障导致主电路1无法工作的同时DSP检测电路3和旁路驱动电路4也无法工作，而本实施例增加辅助电源模块2则可以有效避免该问题。
本发明的DSP检测电路3如图3所示，包括串接于+15V电平与电源地之间的检测支路，检测支路与+15V电平的连接端即为DSP检测电路3的输出端BYP_OUT，所述检测支路包括相互串联的开关管Q6和开关管Q7，所述开关管Q6的受控端为DSP供电检测端，所述开关管Q7的受控端为DSP工作状态检测端，DSP供电检测端与DSP控制芯片11的电源端DSP_+15V连接以实时监测所述DSP控制芯片11是否供电异常，DSP工作状态检测端与DSP控制芯片11的使能端或者信号输出端DSP_SIGNAL连接以实时监测所述DSP控制芯片11是否工作异常，本实施例中，当所述DSP供电检测端监测到所述DSP控制芯片11供电异常时，开关管Q6截止，检测支路断开，DSP检测电路3的输出端BYP_OUT输出高电平至旁路驱动电路4， DSP工作状态检测端监测到所述DSP控制芯片11工作异常，开关管Q7截止，检测支路断开，DSP检测电路3的输出端BYP_OUT输出高电平（高电平在本实施例中即为有效信号，当然也可以设置低电平为有效信号，只需要对电路进行相应调整即可，这种调整属于本领域技术人员的常规手段，在此不再赘述）至旁路驱动电路4。
旁路驱动电路4如图2所示，包括变压器T1和控制变压器T1通/断的开关管Q14，所述变压器T1的原边的一端经电阻R1同时与辅助电源的输出端和DSP控制芯片11的一端连接，另一端经开关管Q14连接地线，变压器T1的原次级边输出控制信号，控制信号经整流、滤波后传送至旁路开关5，所述开关管Q14的受控端与DSP检测电路3的输出端BYP_OUT、DSP控制芯片11的输出端DSP_DRV连接。当所述DSP检测电路3的输出端BYP_OUT或DSP控制芯片11的输出端DSP_DRV输出有效信号时，开关管Q14导通，从而使变压器T1导通，变压器T1的次级边输出控制信号至旁路开关5以驱动旁路开关5闭合。另外，本驱动电路同时从辅助电源模块2和主电路1取电，因此其供电具有双保险，即使其中一个供电源故障，也能保证还有另一个供电源可以供电，有效降低了旁路驱动电路4断电的几率，提高了旁路驱动电路4的可靠性。
辅助电源模块2如图4所示，为了使辅助电源模块2从市电取电并给DSP检测电路3和旁路驱动电路4提供+15V电源，本实施例的辅助电源模块2采用变压器T2对市电进行变压，然后在稳压芯片进行稳压以获得+15输出，电路结构简单可靠。
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 (10)
1.一种具有强制旁路保护功能的UPS电源，包括串接于市电输入和负载之间的主电路和旁路，所述主电路包括DSP控制芯片，所述旁路具有旁路开关，其特征在于：还包括强制旁路保护模块，所述强制旁路保护模块在检测到所述DSP控制芯片供电异常和/或工作异常时闭合所述旁路开关。
2.如权利要求1所述的一种具有强制旁路保护功能的UPS电源，其特征在于：还包括辅助电源模块，所述辅助电源模块从市电取电并给所述强制旁路保护模块供电。
3.如权利要求1所述的一种具有强制旁路保护功能的UPS电源，其特征在于：所述强制旁路保护模块包括用于驱动旁路开关闭合/断开的旁路驱动电路和实时监测所述DSP控制芯片的DSP检测电路，所述DSP检测电路检测到所述DSP控制芯片供电异常和/或工作异常时输出关闭信号至旁路驱动电路以控制所述旁路驱动电路闭合所述旁路开关。
4.如权利要求3所述的一种具有强制旁路保护功能的UPS电源，其特征在于：还包括辅助电源模块，所述辅助电源模块从市电取电并给所述DSP检测电路供电。
5.如权利要求4所述的一种具有强制旁路保护功能的UPS电源，其特征在于：所述旁路驱动电路从所述辅助电源模块取电。
6.如权利要求3所述的一种具有强制旁路保护功能的UPS电源，其特征在于：所述辅助电源模块包括变压器T1和稳压芯片U3，所述变压器T1的原边从市电取电，所述变压器T1的次级边输出电压至稳压芯片U3，经稳压芯片U3稳压后输出。
7.如权利要求3所述的一种具有强制旁路保护功能的UPS电源，其特征在于：所述DSP控制芯片与所述旁路驱动电路连接并输出模式切换信号至所述旁路驱动电路以使所述旁路驱动电路闭合/断开旁路开关。
8.如权利要求3所述的一种具有强制旁路保护功能的UPS电源，其特征在于：所述旁路驱动电路包括变压器T1和控制变压器T1通/断的开关管Q14，所述变压器T1包括用于取电的原边和用于输出控制信号至旁路开关的次级边，所述开关管Q14的受控端与DSP检测电路的输出端BYP_OUT、DSP控制芯片的输出端DSP_DRV连接，所述开关管Q14在所述DSP检测电路的输出端BYP_OUT或DSP控制芯片的输出端DSP_DRV输出有效信号时使变压器T1导通。
9.如权利要求3所述的一种具有强制旁路保护功能的UPS电源，其特征在于：所述DSP检测电路包括串接于高电平与地线之间的检测支路，所述检测支路设置有信号输出端、实时监测所述DSP控制芯片是否供电异常的DSP供电检测端和实时监测所述DSP控制芯片是否工作异常的DSP工作状态检测端，当所述DSP供电检测端监测到所述DSP控制芯片供电异常或者DSP工作状态检测端监测到所述DSP控制芯片工作异常时，令检测支路由导通变为关断或者由关断变为导通，以此改变信号输出端的电平值以产生所述关闭信号。
10.如权利要求9所述的一种具有强制旁路保护功能的UPS电源，其特征在于：所述检测支路包括相互串联的开关管Q6和开关管Q7，所述开关管Q6的受控端为DSP供电检测端，所述开关管Q7的受控端为DSP工作状态检测端。
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