CN107291208A - 一种不间断主机电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不间断主机电源,用于简化不间断主机电源的电路结构；其结构包括：备用电源、AC/DC转换模块、DC/DC转换模块、控制模块、数据采集模块、数据处理模块和RS232串口通讯模块；备用电源通过控制模块与DC/DC转换模块电连接；控制模块与AC/DC转换模块信号连接；控制模块与数据采集模块信号连接；数据采集模块以信号连接的方式，分别采集备用电源、AC/DC转换模块和DC/DC转换模块的电压及电流信息；数据采集模块通过数据处理模块与RS232串口通讯模块串联连接，用于与外界主机建立数据通信连接。本发明所提供的不间断主机电源，在实现电脑主机不间断供电的同时，省却了逆变器的设置，具有结构小巧、运行能耗低、电能转化效率高的技术特点。

Description

一种不间断主机电源
技术领域
本发明涉及主机备用电源技术领域，尤其涉及一种不间断主机电源。
背景技术
台式计算机广泛应用于现代生活中，为人们的生产生活提供着极大的便利。现有技术中的台式计算机通常不具备断电保护功能，当发生突然断电时，来不及保存的用户数据会发生瞬间丢失，且丢失的数据不能获得恢复。UPS(Uninterruptible Power System)，即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源，可用于给单台计算机、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。图1所示设置有UPS的电脑主机的供电原理图；其中，UPS包括：整流器、逆变器、充电器和静态开关；计算机主机电源CPS(Computer Power Supply)包括：AC/DC转换模块、DC/DC转换模块，DC/DC转换模块负责输出5V、5VSB、12V及3.3V的直流电，向计算机主机内的各电路元件供电；外设的备用电源(蓄电池)用于向逆变器供电；外接的市电电源分别与充电器、整流器及静态开关电连接。当市电输入正常时，市电直接给计算机内部电源供电，UPS给备用电源充电。UPS输出连接计算机内部电源。当市电断电时，蓄电池经过逆变器，直流电转换为交流电为计算机内部电源供电。DC->AC->DC，两次转换过程使系统的整体效率降低，备用电源的电力本来就有限，效率降低后，备用电源可维持的时间大大缩短。具体的，当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断(事故停电)时，UPS立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS设备通常对电压过大和电压太低都提供保护。现有技术中的UPS通常结构尺寸较大，不易设置在计算机主机箱内，进而与台式计算机主机间的兼容性不强，配置时需要与计算机主机箱并列摆放，进而额外占用较多的布置空间，为使用带来不便。此外，由于单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备内通常需要使用5V、5VSB、12V或3.3V的直流电供给，从蓄电池释放的电能经逆变器转变为交流电后，还需要进一步经过AC/DC转换模块的转换才能加以使用，逆变器的设置无疑为电能供给链条增加了中间环节，进而对降低蓄电池供电过程中的能耗造成不良影响。
因此，提供一种体积小，结构简单，电能供给链条短的不间断主机电源，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种不间断主机电源，具有：结构简单、体积微小、反应灵敏、电能转化效率高及运行能耗低的技术效果。
为了实现上述目的，本发明提供一种不间断主机电源,包括备用电源，还包括：AC/DC转换模块、DC/DC转换模块、控制模块、数据采集模块、数据处理模块和RS232串口通讯模块；所述备用电源通过所述控制模块与所述DC/DC转换模块电连接，并通过所述控制模块控制电能的输出方式；所述控制模块与所述AC/DC转换模块信号连接，用于识别当前外接电源是否正常供电；所述控制模块与所述数据采集模块信号连接，用于控制数据采集模块的信号采集及信号上传操作；所述数据采集模块以信号连接的方式，分别采集所述备用电源、AC/DC转换模块和DC/DC转换模块的电压及电流信息；所述数据采集模块通过所述数据处理模块与所述RS232串口通讯模块串联连接，用于与外界主机建立数据通信连接。
优选地，所述DC/DC转换模块的电能输出方式包括：5V输出、5VSB输出、12V输出及3.3V输出。
优选地，所述备用电源为蓄电池或蓄电池组。
优选地，所述备用电源为锂电池或锂电池组。
优选地，还包括报警装置，所述报警装置与所述RS232串口通讯模块电连接；当所述数据采集模块采集到异常数据信息时，所述控制模块通过所述RS232串口通讯模块触发所述报警装置。
优选地，所述报警装置通过声、光、图像中的至少一种传递报警信息。
优选地，所述AC/DC转换模块包括：依次串联连接的整流器、滤波器和PWM转换模块。
本发明所提供的不间断主机电源，在实现电脑主机不间断供电的同时，省却了逆变器的设置，具有结构小巧、运行能耗低、电能转化效率高的技术特点；其中，AC/DC转换模块用于将外界接入的交流电源以直流电的形式输出；DC/DC转换模块用于将AC/DC转换模块输出的直流电转化为5V、5VSB、12V及3.3V的直流电分别输出，或根据控制模块的控制指令以备用电源作为直流电源，分别输出5V、5VSB、12V及3.3V的直流电；与AC/DC转换模块信号连接的控制模块实时检测外接电源供电是否中断；当外接电源供电正常时，控制模块控制AC/DC转换模块为备用电源充电或浮充；当外接电源供电发生中断时，控制模块控制备用电源及时接入DC/DC转换模块，以防重要数据发生断电丢失；数据采集模块实时采集备用电源、AC/DC转换模块和DC/DC转换模块的电压及电流信息，并将采集到的数据信息汇总至数据处理模块；RS232串口通讯模块用于建立数据处理模块与外界主机间的数据连接；外界主机可根据接收到的数据信息判断备用电源、AC/DC转换模块和DC/DC转换模块是否工作异常，并决定是否需要将重要数据及时保存，以免发生断电引起的数据丢失。
基于上述结构，DC/DC转换模块的电能输出方式包括：5V输出、5VSB输出、12V输出及3.3V输出，可以满足现有技术中台式电脑及服务器的供电需求。
进一步地，报警装置的设置用于及时提醒操作人员当前存在意外断电的风险，需及时保存重要数据，以免发生数据断电丢失；以及及时维修更换损坏的备用电源、AC/DC转换模块和DC/DC转换模块。
进一步地，本发明通过采用依次串联连接的整流器、滤波器和PWM转换模块作为AC/DC转换模块的主要结构部件，有助于取得电源转换效率高，转换过程能耗低的技术效果。
附图说明
图1为现有技术中设置有UPS的电脑主机的供电原理图；
图2为本发明实施例1中所提供的不间断主机电源的结构示意图；
图3为本发明实施例2中所提供的不间断主机电源的结构示意图；
图4为本发明实施例3中所提供的不间断主机电源的结构示意图；
图5为本发明实施例4中不间断主机电源的外壳结构左视图；
图6为图5的结构主视图；
图7为图6的结构右视图。
附图标记说明：
100、备用电源；200、AC/DC转换模块；210、整流器；220、滤波器；230、PWM转换模块；300、DC/DC转换模块；400、控制模块；500、数据采集模块；600、数据处理模块；700、RS232串口通讯模块；800、报警装置；1、外接电源接口；2、电源开关；3、散热风扇。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
请参考图2，图2为本发明所提供的不间断主机电源的结构示意图。在一种具体实施方式中，本发明所提供的不间断主机电源,包括，备用电源100，还包括：AC/DC转换模块200、DC/DC转换模块300、控制模块400、数据采集模块500、数据处理模块600和RS232串口通讯模块700；所述备用电源100通过所述控制模块400与所述DC/DC转换模块300电连接，并通过所述控制模块400控制电能的输出方式；所述控制模块400与所述AC/DC转换模块200信号连接，用于识别当前外接电源是否正常供电；所述控制模块400与所述数据采集模块500信号连接，用于控制数据采集模块500的信号采集及信号上传操作；所述数据采集模块500以信号连接的方式，分别采集所述备用电源100、AC/DC转换模块200和DC/DC转换模块300的电压及电流信息；所述数据采集模块500通过所述数据处理模块600与所述RS232串口通讯模块700串联连接，用于与外界主机建立数据通信连接。
由于现有技术中大部分的台式电脑及服务器的工作电压多为5V、5VSB、12V及3.3V，基于上述结构，所述DC/DC转换模块的电能输出方式包括：5V输出、5VSB输出、12V输出及3.3V输出。5V输出、5VSB输出、12V输出及3.3V输出，可以满足现有技术中大部分台式电脑及服务器的供电需求。
进一步地，在本实施例的其中一个优选实施方式中，所述备用电源为蓄电池或蓄电池组。蓄电池或蓄电池组体积虽大，却能以高性价比的使用效果满足主机的不间断供电需要，且维护成本较为低廉。
进一步地，在本实施例的其中一个优选实施方式中，所述备用电源为锂电池或锂电池组。锂电池或锂电池组具有质轻、体积小、容量大、易于快速充放电及维护成本低的技术有点，但价格昂贵，实际使用中可根据实际使用需求对备用电源的组成做出合理的选择。
本发明所提供的不间断主机电源，在实现电脑主机不间断供电的同时，省却了逆变器的设置，具有结构小巧、运行能耗低、电能转化效率高的技术特点；其中，AC/DC转换模块用于将外界接入的交流电源以直流电的形式输出；DC/DC转换模块用于将AC/DC转换模块输出的直流电转化为5V、5VSB、12V及3.3V的直流电分别输出，或根据控制模块的控制指令以备用电源作为直流电源，分别输出5V、5VSB、12V及3.3V的直流电；与AC/DC转换模块信号连接的控制模块实时检测外接电源供电是否中断；当外接电源供电正常时，控制模块控制AC/DC转换模块为备用电源充电或浮充；当外接电源供电发生中断时，控制模块控制备用电源及时接入DC/DC转换模块，以防重要数据发生断电丢失；数据采集模块实时采集备用电源、AC/DC转换模块和DC/DC转换模块的电压及电流信息，并将采集到的数据信息汇总至数据处理模块；RS232串口通讯模块用于建立数据处理模块与外界主机间的数据连接；外界主机可根据接收到的数据信息判断备用电源、AC/DC转换模块和DC/DC转换模块是否工作异常，并决定是否需要将重要数据及时保存，以免发生断电引起的数据丢失。
需要说明的是，用于为备用电源充电的充电电路元件可以整合在备用电源或AC/DC转换模块内，亦或设置在控制器中，控制器通过控制充电器与外接电源或AC/DC转换模块间电路连接的通断既能达到控制备用电源充电的技术效果，因此上述结构变化也应落入本发明的保护范围。由于上述充电电路元件的结构为现有技术，故其详细电路结构在此不再进一步图示与赘述。
实施例2：
如图3所示，本发明在上述实施例的基础上，为不间断主机电源进一步设置报警装置800，所述报警装置800与所述RS232串口通讯模块700电连接；当所述数据采集模块500采集到异常数据信息时，所述控制模块400通过所述RS232串口通讯模块700触发所述报警装置800。
具体地，所述报警装置通过声、光、图像中的至少一种传递报警信息。
报警装置的设置用于及时提醒操作人员当前存在意外断电的风险，需及时保存重要数据，以免发生数据断电丢失；以及及时维修更换损坏的备用电源、AC/DC转换模块和DC/DC转换模块。
实施例3：
如图4所示，本实施例在上述实施例的基础上，所述AC/DC转换模块200包括：依次串联连接的整流器210、滤波器220和PWM转换模块230。本发明通过采用依次串联连接的整流器、滤波器和PWM转换模块作为AC/DC转换模块的主要结构部件，有助于取得电源转换效率高，转换过程能耗低的技术效果。需要说明的是，由于上述整流器210、滤波器220和PWM转换模块230的结构均基于现有技术，故其详细结构在此不再进一步图示与赘述。
进一步地，如图4所示，在本实施例中，用于为备用电源充电的电器元件亦可被整合在充电器中作为独立的工作模块；其中，外接电源通过继电器开关与充电器供电连接，充电器用于给备用电源充电；控制器通过控制继电器开关的开闭控制充电器的工作状态。由于用于为备用电源充电的电器元件可以依需要整合在不间断主机电源外壳内的任意位置，故将其划归为独立的工作模块也应落入本发明的保护范围。
此外，如图4所示，在本实施例中，控制器控制备用电源为DC/DC转换模块供电亦不限于通过继电器开关来实现，以现有技术能够实现上述控制功能的电器开关亦应落入本发明的保护范围。
实施例4：
请参见附图5～7，本实施例中将不间断主机电源组装在外形尺寸小巧的电源盒内，并在电源盒上进一步设置外接电源接口1、电源开关2和散热风扇3；为不间断主机电源方便接入电脑主机及保存长时间稳定运行提供有力的结构支持，其中，电源开关用于开启或关闭整个不间断主机电源；散热风扇用于给工作中的不间断主机电源散热降温；外接电源接口用于将不间断主机电源与外界电源电连接；由于电源盒的外形尺寸与计算机主机电源的外形尺寸相当，故没有额外占据计算机主机内的装配空间，对计算机主机箱内其余电子元件的布置亦不会构成影响，以及在安装尺寸方面发生位置干涉。
上述各实施例仅是本发明的优选实施方式，在本技术领域内，凡是基于本发明技术方案上的变化和改进，不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种不间断主机电源,包括，备用电源，其特征在于，还包括：AC/DC转换模块、DC/DC转换模块、控制模块、数据采集模块、数据处理模块和RS232串口通讯模块；
所述备用电源通过所述控制模块与所述DC/DC转换模块电连接，并通过所述控制模块控制电能的输出方式；
所述控制模块与所述AC/DC转换模块信号连接，用于识别当前外接电源是否正常供电；
所述控制模块与所述数据采集模块信号连接，用于控制数据采集模块的信号采集及信号上传操作；所述数据采集模块以信号连接的方式，分别采集所述备用电源、AC/DC转换模块和DC/DC转换模块的电压及电流信息；
所述数据采集模块通过所述数据处理模块与所述RS232串口通讯模块串联连接，用于与外界主机建立数据通信连接。
2.根据权利要求1所述的不间断主机电源，其特征在于，所述DC/DC转换模块的电能输出方式包括：5V输出、5VSB输出、12V输出及3.3V输出。
3.根据权利要求1所述的不间断主机电源，其特征在于，所述备用电源为蓄电池或蓄电池组。
4.根据权利要求1所述的不间断主机电源，其特征在于，所述备用电源为锂电池或锂电池组。
5.根据权利要求1所述的不间断主机电源，其特征在于，还包括报警装置，所述报警装置与所述RS232串口通讯模块电连接；当所述数据采集模块采集到异常数据信息时，所述控制模块通过所述RS232串口通讯模块触发所述报警装置。
6.根据权利要求5所述的不间断主机电源，其特征在于，所述报警装置通过声、光、图像中的至少一种传递报警信息。
7.根据权利要求1所述的不间断主机电源，其特征在于，所述AC/DC转换模块包括：依次串联连接的整流器、滤波器和PWM转换模块。
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