CN107565672A - 在线互动式不间断电源的usb充电电路及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在线互动式不间断电源的USB充电电路及充电方法，所述在线互动式不间断电源包括交流输入电路和电池电路，所述交流输入电路包括第一绕组，所述电池电路包括第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组相耦合，所述在线互动式不间断电源的USB充电电路包括第三绕组，所述第三绕组与所述第一绕组和所述第二绕组耦合，并根据所述第一绕组的第一电压，或根据所述第二绕组的第二电压形成低压的第三电压，经过整流电路，作为USB充电应用。本发明的USB充电电路无需单独设置电源集成控制电路及高频变压器进行变压输出，解决了电路元件多成本较高的问题。

Description

在线互动式不间断电源的USB充电电路及充电方法

技术领域

本发明涉及不间断电源技术领域，特别涉及一种在线互动式不间断电源的USB充电电路及充电方法。

背景技术

如图1～2所示，现有的在线互动式(Line interactive)不间断电源(UPS)上的USB充电口100是在UPS的交流输入电路200或负载输出端300外接一个整流电路(AC/DC)，对交流输入电路200或负载输出端30提供的交流电压进行整流，转换为直流电压，将直流电压提供给USB充电口100作为充电电源。但在UPS的交流输入电路200或负载输出端300增加USB充电电路，USB充电电路输入的交流电压是较高电压，整流电路转换的直流电压也是高电压，后端需要采用一个电源集成控制电路及高频变压器400进行变压输出，最后提供给USB充电串口使用，电路元件多成本较高。

因此，需要设计一种器件较少的在线互动式不间断电源的USB充电电路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在线互动式不间断电源的USB充电电路及充电方法，以解决现有的在线互动式不间断电源的USB充电电路元件多成本较高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种在线互动式不间断电源的USB充电电路，所述在线互动式不间断电源包括交流输入电路和电池电路，所述交流输入电路包括第一绕组，所述电池电路包括第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组相耦合，所述在线互动式不间断电源的USB充电电路包括第三绕组，所述第三绕组与所述第一绕组和所述第二绕组耦合，并根据所述第一绕组的第一电压，或根据所述第二绕组的第二电压形成第三电压，所述第三电压低于所述第一电压和所述第二电压；

所述在线互动式不间断电源的USB充电电路还包括整流电路，所述整流电路用于将所述第三电压进行整流，形成充电电压。

可选的，在所述的在线互动式不间断电源的USB充电电路中，所述在线互动式不间断电源的USB充电电路还包括第一电容，所述第一电容与所述整流电路并联。

可选的，在所述的在线互动式不间断电源的USB充电电路中，所述第一绕组包括第一主级绕组和第二主级绕组。

本发明还提供一种在线互动式不间断电源，所述在线互动式不间断电源包括交流输入电路和电池电路，所述交流输入电路包括第一绕组，所述电池电路包括第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组相耦合，所述在线互动式不间断电源还包括如上述任一项中所述的在线互动式不间断电源的USB充电电路。

可选的，在所述的在线互动式不间断电源中，所述第一绕组和所述第二绕组组成变压器。

可选的，在所述的在线互动式不间断电源中，所述电池电路包括逆变电路和电池组，所述逆变电路将所述电池组输出的直流电压提供至第二绕组。

本发明还提供一种在线互动式不间断电源的USB充电方法，包括：

交流输入电路供电时，在线互动式不间断电源的USB充电电路的第三绕组与交流输入电路的第一绕组耦合；

电池电路供电时，在线互动式不间断电源的USB充电电路的第三绕组与电池电路的第二绕组耦合。

可选的，在所述的在线互动式不间断电源的USB充电方法中，所述的在线互动式不间断电源的USB充电方法还包括：

当交流输入电路正常供电时，第一绕组的电压直接输出给负载，第一绕组的电压耦合到第二绕组，第二绕组通过电池电路的逆变电路给电池组充电；

当交流输入电路无法供电时，电池组通过逆变电路向第二绕组供电，第二绕组的电压耦合到第一绕组，以使第一绕组的电压输出给负载。

在本发明提供的在线互动式不间断电源的USB充电电路及充电方法、在线互动式不间断电源中，通过第三绕组与第一绕组和第二绕组耦合，并根据第一绕组的第一电压，或根据第二绕组的第二电压形成第三电压，可以直接在第三绕组上输出一个较低的交流电压(即第三电压)，提供给后续的USB充电电路，USB充电电路无需单独设置电源集成控制电路及高频变压器进行变压输出，解决了电路元件多成本较高的问题。

本发明涉及一种新型的在线互动式不间断电源，为在线互动式不间断电源的USB充电电路提供串口充电。USB充电电路通过在在线互动式不间断电源的主拓扑中的主变压器(第一绕组和第二绕组组成的自动电压调制器)上增加一路隔离绕组(第三绕组)，并在隔离绕组的输出端进行整流，提供给USB供电电源。

附图说明

图1～2是现有的在线互动式不间断电源的USB充电电路连接示意图；

图3是本发明一实施例在线互动式不间断电源的USB充电电路及在线互动式不间断电源连接示意图；

图中所示：

现有技术：

100-USB充电口；200-交流输入电路；300-负载输出端；400-电源集成控制电路及高频变压器；

本发明：

10-交流输入电路；20-电池电路；21-逆变电路；22-电池组；30-在线互动式不间断电源的USB充电电路；31-整流电路。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的在线互动式不间断电源的USB充电电路及充电方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于提供一种在线互动式不间断电源的USB充电电路及充电方法，以解决现有的在线互动式不间断电源的USB充电电路元件多成本较高的问题。

为实现上述思想，本发明提供了一种在线互动式不间断电源的USB充电电路及充电方法，所述在线互动式不间断电源包括交流输入电路和电池电路，所述交流输入电路包括第一绕组，所述电池电路包括第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组相耦合，所述在线互动式不间断电源的USB充电电路包括第三绕组，所述第三绕组与所述第一绕组和所述第二绕组耦合，并根据所述第一绕组的第一电压，或根据所述第二绕组的第二电压形成第三电压，所述第三电压低于所述第一电压和所述第二电压；所述在线互动式不间断电源的USB充电电路还包括整流电路，所述整流电路用于将所述第三电压进行整流，形成充电电压。

<实施例一>

如图3所示，本实施例提供一种在线互动式不间断电源的USB充电电路30，所述在线互动式不间断电源包括交流输入电路10和电池电路20，所述交流输入电路10包括第一绕组N1，所述电池电路20包括第二绕组N2，所述第一绕组N1和所述第二绕组N2通过变压器T1中的铁芯相耦合，第一绕组N1和第二绕组N2均绕在变压器T1的铁芯上，所述在线互动式不间断电源的USB充电电路30包括第三绕组N3，所述第三绕组N3与所述第一绕组N1和所述第二绕组N2耦合，即第三绕组N3也绕在变压器T1的铁芯上，并根据所述第一绕组N1的第一电压(即交流输入电路10施加在第一绕组N1两端的电压)，或根据所述第二绕组N2的第二电压(即电池电路20施加在第二绕组N2两端的电压)形成第三电压，所述第三电压低于所述第一电压和所述第二电压。

具体的，在所述的在线互动式不间断电源的USB充电电路30中，所述在线互动式不间断电源的USB充电电路30还包括整流电路31，所述整流电路31用于将所述第三电压进行整流，形成充电电压。所述在线互动式不间断电源的USB充电电路30还包括第一电容C1，所述第一电容C1与所述整流电路31并联，用于对整流电路31输出的电压进行滤波。所述电池电路20包括逆变电路21和电池组22，所述逆变电路21将所述电池组22输出的直流电压转换为所述第二电压，并提供给第二绕组N2，并且在第一绕组N1两端具有第一电压时，第二绕组N2可以通过耦合获得一电压，该电压提供至逆变电路21，逆变电路21对其进行整流，形成直流电压给电池组22充电。所述第一绕组N1包括第一主级绕组和第二主级绕组，通过第一主级绕组和第二主级绕组的绕组匝数的比值，可以改变第一绕组N1的负载输出。

本实施例还提供一种在线互动式不间断电源，所述在线互动式不间断电源包括交流输入电路10和电池电路20，所述交流输入电路10包括第一绕组N1，所述电池电路20包括第二绕组N2，所述第一绕组N1和所述第二绕组N2相耦合，所述在线互动式不间断电源还包括上述在线互动式不间断电源的USB充电电路30；所述在线互动式不间断电源为在线互动式不间断电源；所述第一绕组N1和所述第二绕组N2组成自动电压调制器，即第一绕组N1和第二绕组N2绕在同一铁芯上，并形成变压器T1，该变压器为自动电压调制器，所述第一绕组N1包括第一主级绕组和第二主级绕组，通过第一主级绕组和第二主级绕组的绕组匝数的比值，可以改变第一绕组N1的负载输出。

综上，上述实施例对在线互动式不间断电源的USB充电电路及在线互动式不间断电源的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。

<实施例二>

本实施例还提供一种在线互动式不间断电源的USB充电方法，包括：交流输入电路供电时，在线互动式不间断电源的USB充电电路的第三绕组N3与交流输入电路的第一绕组N1耦合；电池电路供电时，在线互动式不间断电源的USB充电电路的第三绕组N3与电池电路的第二绕组N2耦合。

进一步的，在所述的在线互动式不间断电源的USB充电方法中，所述的在线互动式不间断电源的USB充电方法还包括：当交流输入电路10正常供电时，第一绕组N1的电压直接输出给负载，第一绕组N1的电压耦合到第二绕组N2，第二绕组N2通过电池电路20的逆变电路21给电池组22充电；当交流输入电路10无法供电时，电池组22通过逆变电路21向第二绕组N2供电，第二绕组N2的电压耦合到第一绕组N1，以使第一绕组N1的电压输出给负载。

在本发明提供的在线互动式不间断电源的USB充电电路及充电方法中，通过第三绕组N3与第一绕组N1和第二绕组N2耦合，并根据第一绕组N1的第一电压，或根据第二绕组N2的第二电压形成第三电压，可以直接在第三绕组N3上输出一个较低的交流电压(即第三电压)，提供给后续的USB充电电路，USB充电电路无需单独设置电源集成控制电路及高频变压器进行变压输出，解决了电路元件多成本较高的问题。

本发明涉及一种新型的在线互动式不间断电源，为在线互动式不间断电源的USB充电电路提供串口充电。USB充电电路通过在在线互动式不间断电源的主拓扑中的主变压器(第一绕组N1和第二绕组N2组成的自动电压调制器)上增加一路隔离绕组(第三绕组N3)，并在隔离绕组的输出端进行整流，提供给USB供电电源。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1.一种在线互动式不间断电源的USB充电电路，所述在线互动式不间断电源包括交流输入电路和电池电路，所述交流输入电路包括第一绕组，所述电池电路包括第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组相耦合，其特征在于，所述在线互动式不间断电源的USB充电电路包括第三绕组，所述第三绕组与所述第一绕组和所述第二绕组耦合，并根据所述第一绕组的第一电压，或根据所述第二绕组的第二电压形成第三电压，所述第三电压低于所述第一电压和所述第二电压；

所述在线互动式不间断电源的USB充电电路还包括整流电路，所述整流电路用于将所述第三电压进行整流，形成充电电压。

2.如权利要求1所述的在线互动式不间断电源的USB充电电路，其特征在于，所述在线互动式不间断电源的USB充电电路还包括第一电容，所述第一电容与所述整流电路并联。

3.如权利要求1所述的在线互动式不间断电源的USB充电电路，其特征在于，所述第一绕组包括第一主级绕组和第二主级绕组。

4.一种在线互动式不间断电源，其特征在于，所述在线互动式不间断电源包括交流输入电路和电池电路，所述交流输入电路包括第一绕组，所述电池电路包括第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组相耦合，所述在线互动式不间断电源还包括如权利要求1～3任一项中所述的在线互动式不间断电源的USB充电电路。

5.如权利要求4所述的在线互动式不间断电源，其特征在于，所述第一绕组和所述第二绕组组成变压器。

6.如权利要求4所述的在线互动式不间断电源，其特征在于，所述电池电路包括逆变电路和电池组，所述逆变电路将所述电池组输出的直流电压提供至第二绕组。

7.一种在线互动式不间断电源的USB充电方法，其特征在于，包括：

交流输入电路供电时，在线互动式不间断电源的USB充电电路的第三绕组与交流输入电路的第一绕组耦合；

电池电路供电时，在线互动式不间断电源的USB充电电路的第三绕组与电池电路的第二绕组耦合。

8.如权利要求7所述的在线互动式不间断电源的USB充电方法，其特征在于，所述的在线互动式不间断电源的USB充电方法还包括：

当交流输入电路正常供电时，第一绕组的电压直接输出给负载，第一绕组的电压耦合到第二绕组，第二绕组通过电池电路的逆变电路给电池组充电；

当交流输入电路无法供电时，电池组通过逆变电路向第二绕组供电，第二绕组的电压耦合到第一绕组，以使第一绕组的电压输出给负载。