CN110571912A - 一种不间断电源系统和网络附属存储器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不间断电源系统，涉及电子领域。所述系统包括：主电源模块、升压模块、备用便携式电源模块以及自动切换模块，在主电源模块处于正常工作状态的情况下，不间断电源系统通过主电源模块提供输出电压；在主电源模块由正常工作状态进入非正常工作状态时，自动切换模块利用备用便携式电源模块通过升压模块为系统提供输出电压。本发明的不间断电源系统，不但操作极为方便、快捷、灵活，整个系统的电路使用元器件数量较少，电路简捷回路少，运行可靠性很高，整体体积小巧，质量较轻，而且不间断电源系统成本低廉且兼容性强，极大的提高用户的使用感。

Description

一种不间断电源系统和网络附属存储器

技术领域

本发明涉及电子领域，特别是一种不间断电源系统和网络附属存储器。

背景技术

信息化时代里人们越来越热衷于将照片、视频、文件以及各种数据以数字化形式进行存储，越来越多的家庭配备了NAS(Network Attached Storage：网络附属存储)，因其具备资料存储功能，因此也称为“网络存储器”。它是一种专用数据存储服务器，它以数据为中心，将存储设备与服务器彻底分离，集中管理数据，从而释放带宽、提高性能、降低总拥有成本、保护投资，使用NAS进行存储的成本远远低于使用服务器存储的成本，但NAS的效率却远远高于服务器。NAS大部分是基于机械硬盘存储数据的，而停电会对机械硬盘造成很大的损伤，一般普通家庭里又无法避免偶发停电事件，因此为NAS配备不间断电源是保护珍贵数据的重要措施。

目前市面上不间断电源主要有两种，交流不间断电源和直流不间断电源。交流不间断电源主要是输出220V交流电，可提供的功率也比较大(几百-几千瓦的都有)，但是其体积较大，价格昂贵，给一个功率不到10W的NAS使用交流不间断电源不合适。

市面上直流不间断电源有12V、9V、5V等各种不同的直流输出电压，功率也不大，从输出电压等级和提供功率上，都比较适合NAS的使用，但是市面上的直流不间断电源实际应用在NAS上，因各方面原因会导致直流不间断电源使用不方便、电池资源较为浪费、使用成本较高的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种不间断电源系统和网络附属存储器，解决了上述问题。

本发明实施例提供了一种不间断电源系统，所述系统包括：

主电源模块、升压模块、备用便携式电源模块以及自动切换模块；

所述主电源模块与所述自动切换模块连接；

所述升压模块与所述备用便携式电源模块和所述自动切换模块分别连接；

所述自动切换模块与所述升压模块连接；

所述不间断电源系统的供电模式包括主电源供电模式和备用电源供电模式；

在所述主电源模块处于正常工作状态的情况下，所述不间断电源系统的供电模式为所述主电源供电模式，通过所述主电源模块为所述系统提供输出电压；

在所述主电源模块由正常工作状态进入非正常工作状态时，所述自动切换模块将所述不间断电源系统的供电模式切换到所述备用电源供电模式，所述备用便携式电源模块通过所述升压模块为所述系统提供输出电压。

可选地，所述系统与控制模块连接，所述控制模块用于检测所述主电源模块和所述备用便携式电源模块的工作情况，并根据所述工作情况控制所述自动切换模块；

所述控制模块在检测到所述主电源模块处于正常工作状态时，控制所述自动切换模块切换至所述主电源模块的工作回路，为所述系统提供输出电压；

所述控制模块在检测到所述主电源模块处于非正常工作状态，且所述备用便携式电源模块处于正常工作状态时，所述控制模块控制所述自动切换模块切换至所述备用便携式电源模块的工作回路，为所述系统提供输出电压。

可选地，所述备用便携式电源模块为充电宝。所述充电宝可包括但不限于石墨烯电池、泡沫电池、石墨-锂离子电池、矽-锂离子电池、或用其它材料做为负极的锂离子电池。

可选地，所述备用便携式电源模块包括：至少两个充电宝，所述控制模块还用于控制所述备用便携式电源模块的工作方式；

所述控制模块根据所述系统的输出功率与预设功率的大小关系，按照以下步骤控制所述备用便携式电源模块的工作方式：

在所述系统的输出功率不高于所述预设功率的情况下，所述控制模块控制所述至少两个充电宝中任一充电宝工作，并通过所述升压模块为所述系统提供输出电压；

在所述系统的输出功率高于所述预设功率的情况下，所述控制模块控制所述至少两个充电宝同时工作，并通过所述升压模块为所述系统提供输出电压。

可选地，所述升压模块用于在所述主电源模块由正常工作状态进入非正常工作状态时，将所述备用便携式电源输出的电压值转化为适用于所述系统输出电压的电压值。

可选地，所述系统还包括：降压模块；

所述降压模块与所述主电源模块、所述升压模块、所述自动切换模块以及所述备用便携式电源模块分别连接；

在所述主电源模块处于正常工作状态的情况下，所述主电源模块通过所述降压模块为所述备用便携式电源充电。

可选地，所述降压模块用于在所述主电源模块处于正常工作状态的情况下，将所述主电源模块输出的电压值转化为适用于所述备用便携式电源的电压值

本发明实施例还提供了一种网络附属存储器，所述网络附属存储器包括：存储系统和以上任一所述的不间断电源系统，所述不间断电源系统为所述存储系统供电。

可选地，所述网络附属存储器还包括：控制器，用于控制所述不间断电源系统的供电模式为所述主电源供电模式或所述备用电源供电模式。

本发明提供的一种不间断电源系统，该不间断电源系统的供电模式包括主电源供电模式和备用电源供电模式；在主电源模块处于正常工作状态的情况下，通过主电源模块为系统提供输出电压；在主电源模块由正常工作状态进入非正常工作状态时，自动切换模块将不间断电源系统的供电模式切换到所述备用电源供电模式，备用便携式电源模块通过升压模块为系统提供输出电压。此不间断电源系统使用便携式电源作为后备电源，整个系统电路简单，使用元器件较少，整体体积小巧，便携式电源可以即插即用，使用灵活，在保证了不间断电源系统安全可靠使用的同时，成本又比较低廉且兼容性强。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明不间断电源系统的模块示意图；

图2是本发明不间断电源系统以及不间断电源系统与控制模块连接的示意图；

图3是本发明网络附属存储器的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，并不用于限定本发明。

发明人发现，目前市面上不间断电源主要有两种，交流不间断电源和直流不间断电源。交流不间断电源主要是输出220V交流电，可提供的功率也比较大(几百-几千瓦的都有)，但是其体积较大，价格昂贵，其应用在NAS上作为不间断电源不合适。

市面上直流不间断电源有12V、9V、5V等各种不同的直流输出电压，功率也不大，从输出电压等级和提供功率上，都比较适合NAS的使用，但发明人经过深入研究和实地调查后，发现市面上的直流不间断电源多是使用内置不可更换锂电池或内置可更换锂电池作为能量储备的。这其中不可更换锂电池的不间断电源在其电池使用寿命到期后，整个设备就报废了，使得不间断电源使用起来很不方便，并且使用成本增高，这显然并不适合为NAS提供不间断电源。

而可更换锂电池的，由于锂电池电压和干电池不同，一般商超或者五金店也没有售卖，用户需要去专门的售卖点去购买，也很不方便，并且一般NAS需要提供12V的不间断电源，而能提供12V电压的锂电池体积较大，重量较重，实际中并不太适合一般家庭使用。

虽然锂电池可以反复充电，但锂电池的充电、放电都需要专门的保护电路来实现，单独使用锂电池非常危险，因此更换下来的锂电池也无法给其他设备使用，会造成比较大的浪费，无形中又增加了使用成本。

基于以上问题，发明人经过潜心研究，结合充电宝的特点，经过大量实地测试和仿真计算，大胆地、创造性的提出本发明的不间断电源系统，由充电宝作为不间断电源系统的后备电源，解决了上述问题，并且整个不间断系统的元器件较少，成本也较低且兼容性很强。以下对发明人提出的解决方案进行详细解释和说明。

参照图1，示出了不间断电源系统的模块示意图，具体可以包括：

主电源模块20、降压模块30、升压模块40、备用便携式电源模块50以及自动切换模块60。

主电源模块20与降压模块30和自动切换模块60分别连接；降压模块30与主电源模块20、升压模块40和备用便携式电源模块50分别连接；升压模块40与备用便携式电源模块50和自动切换模块60分别连接；自动切换模块60与降压模块30和升压模块40分别连接。

不间断电源系统的供电模式包括主电源供电模式和备用电源供电模式；其中，在主电源模块20处于正常工作状态的情况下，不间断电源系统的供电模式为主电源供电模式，通过主电源模块20为不间断电源系统提供输出电压并通过降压模块30为备用便携式电源50充电。

本发明实施例中，因为NAS需要12V直流电源，所以主电源模块20处于正常工作状态的标准是主电源模块20可以提供连续的、稳定性良好的12V直流(DC)电压。当然实际应用时，该电压是有一定范围的允许偏差，即，提供电压在DC：11V～13V就认为主电源模块20处于正常工作状态。若是主电源模块20提供的电压达不到上述电压值，或者提供的电压不连续、稳定性较差，认为主电源模块20处于非正常工作状态。

需要说明的是，本发明的不间断电源系统可以根据具体的用户需求来对主电源模块20所能提供的电压进行改变。一般情况下，主电源模块20所能提供的电压是由市电交流(AC)220V经过整流、滤波变换得到，因此主电源模块20可以提供任意所需的直流电压，本发明所例举的12V是为了更好的解释和说明本发明实施例所例举的简单数据，并不代表本发明的不间断电源系统中主电源模块20只能提供DC12V。

假若NAS需要提供DC12V电压，而主电源模块20暂时性的只能提供DC15V或者DC9V，那么在主电源模块20的工作回路上增加一个降压模块，将DC15V转换为DC12V；或者，在主电源模块20的工作回路上增加一个升压模块，将DC9V转换为DC12V，就可以满足NAS所需的电压。

备用电源供电模式是在主电源模块20由正常工作状态进入非正常工作状态时，自动切换模块60将不间断电源系统的供电模式切换到备用电源供电模式，备用便携式电源模块50通过升压模块40为不间断电源系统提供输出电压。

本发明实施例的备用便携式电源模块50采用充电宝，充电宝由于其体积小巧、兼容性强、容量高、输出电流稳定、使用方便等优势，作为备用便携式电源模块50最优选择。基于现在技术，充电宝所使用电池可包括但不限于石墨烯(graphene)电池、泡沫(foam)电池、石墨-锂离子电池、矽-锂离子电池、或用其它材料做为负极(anode)的锂离子电池。一实施例，锂离子充电宝输出DC5V，产生DC12V电压需要配备一个升压模块，将DC5V转换为DC12V再输出给NAS。当然，实际中，也有输出DC12V的锂离子充电宝，但是因其体型较大，且需要复杂的充放电保护电路，因此并不适用。随着科技的飞速发展，在可预见的远期不排除可能会出现解决上述问题的小巧型DC12V锂离子充电宝，那么直接使用这种小巧型DC12V锂离子充电宝，就不需要升压模块。

可选地，参照图2示出了本发明不间断电源系统的示意图，以及不间断电源系统与控制模块连接的示意图，其中，不间断电源系统包括：12V主电源1、12V转5V降压电路2、外部充电宝3(充电宝)、5V转12V升压电路4、自动切换电路5，与不间断电源系统连接的是控制模块10。

上述系统中，12V转5V降压电路2为一般性的直流降压电路，例如：采用三端稳压器和电容组合成的简单降压电路；也可以采用可调式三端稳压器和电阻、电容组合成的简单降压电路；降压变压器等等可以实现直流降压功能的电路或者设备都适用，用户可以根据自身的需求，综合各方面因素来选择具体的降压电路，本发明实施例对此不作限制。

同理，5V转12V升压电路4也为一般性的直流升压电路，所有可以实现直流升压功能的电路或者设备都适用，用户可以根据自身的需求，综合各方面因素来选择具体的降压电路，本发明实施例对此不作限制。

自动切换电路5可以直接采用成套的直流自动切换开关，或者由直流接触器组合构成的自动切换电路，或者是MOS管组合构成的自动切换电路，电子静态开关等等可以实现电路工作回路切换功能的电路或者设备，用户可以根据自身的需求，综合各方面因素来选择具体的降压电路，本发明实施例对此不作限制。

在不间断电源系统的使用过程中，控制模块10用于检测12V主电源1和外部充电宝3的工作情况，并根据工作情况控制自动切换电路5。控制模块10在检测到12V主电源1处于正常工作状态时，控制自动切换电路5切换至12V主电源1的工作回路(图2中MPC所指的回路)，为不间断电源系统提供输出电压。与此同时，在12V主电源1处于正常工作状态时，12V主电源1还通过12V转5V降压电路2为外部充电宝3进行充电，使得外部充电宝3的电量保持充足，以便在需要外部充电宝3工作时，保证外部充电宝3拥有足够的电量满足不间断电源系统的输出电压。

基于以上描述，可以理解的是，本发明的不间断电源系统在12V主电源1处于正常工作状态时，可以为所有支持DC5V充电方式的充电宝进行充电，并且因为本发明的不间断电源系统采用的电路结构简单、可靠，可以为需要充电的充电宝提供质量上乘的充电电压。另外，还可以根据充电宝所需要的充电电压来调整，灵活方便。例如：一个充电宝需要DC12V电压充电，则直接使用12V主电源1对其进行充电；假若充电宝需要DC9V电压充电，则使用12V主电源1加12V转9V降压电路对其进行充电；假若充电宝需要DC15V电压充电，则使用12V主电源1加12V转15V升压电路对其进行充电；不需要再额外增加电路或者对已有电路进行改造，极大的节省了用户的使用成本。

控制模块10在到12V主电源1处于非正常工作状态时，控制模块10控制自动切换电路5切换至外部充电宝3的工作回路(图2中SPC所指的回路)，为不间断电源系统提供输出电压。当然，在切换至外部充电宝3的工作回路为不间断电源系统提供输出电压时，同时需要使用5V转12V升压电路4来将外部充电宝3输出的DC5V升高到DC12V，可以理解的是，外部充电宝3输出的电压同样可以根据升压电路的不同，而进行不同的电压转换，反映出本发明不间断电源系统具有极强的兼容通用性。

可选地，本发明的不间断电源系统的备用便携式电源模块可以由两个及以上的外部充电宝3组合而成，这样做的好处是，可以提高不间断电源系统的输出功率和持续性输出的能力，假设一个外部充电宝3工作时可以提供的输出功率10W(瓦)，持续输出时间为2个小时，那么两个外部充电宝3同时工作时可以提供的输出功率能达到20W，持续输出时间也可能超过2个小时，而假若使用一个外部充电宝3工作两个小时后，切换到另一个外部充电宝3，那么就可以保证4个小时的持续输出时间。

上述有两个以两个以上外部充电宝3存在时，可以根据用户的需求来选择外部充电宝3的工作方式，例如以功率作为标准时：

控制模块10根据不间断电源系统的输出功率与预设功率的大小关系，按照以下步骤控制外部充电宝3的工作方式：

步骤S1：在不间断电源系统的输出功率不高于预设功率的情况下，控制模块10控制任一个外部充电宝3工作，并通过5V转12V升压电路4为不间断电源系统提供输出电压；

步骤X1：在不间断电源系统的输出功率高于预设功率的情况下，控制模块10控制两个外部充电宝3同时工作，并通过5V转12V升压电路4为不间断电源系统提供输出电压。

例如：预设功率为10W，在不间断电源系统的输出功率不高于10W时，控制模块10控制任一个外部充电宝3工作，外部充电宝3输出的电压经过5V转12V升压电路4升压达到12V；当不间断电源系统的输出功率高于10W时，控制模块10控制两个外部充电宝3工作，两个外部充电宝3输出的电压同时经过5V转12V升压电路4升压达到12V。

当然，假若用户希望不间断电源系统可以提供时间更长的持续性输出，那么，控制模块10控制一个外部充电宝3工作，当持续输出时间快要达到两个小时时，控制模块10控制另一个外部充电宝3工作继续工作，达到延长持续性输出的效果。

采用外部充电宝3工作还有一个好处，是当不需要使用不间断电源系统的时候，可以把外部充电宝3取下，继续作为普通的充电宝使用，不会造成浪费，极大的节约了资源。

本发明采用充电宝作为备用电源是本申请的发明点之一，对比市面上所有可能作为备用电源的设备，综合考虑体积、重量、供电稳定性、安全性、可控性等各方面因素，再结合不间断电源系统的电路特性，最终确定的最优的备用电源设备。

另外，本发明的不间断电源系统还具有极大的扩展性，可以根据用户需求或者实地条件满足不同输出类型的工作电压，并且可以根据输入电压的类型和电压等级来适应性的调整。例如：外部可能只有交流电源，那么只需使用一个整流设备，将交流电源的电压整流成为直流电压作为不间断电源系统的输入电压，就可以实现提供相应的电压输出；同理，假若外部一个设备需要交流电源为其提供工作电压，但实际条件却只有直流电源，那么使用不间断电源系统再加上一个逆变设备，就可以将不间断电源系统输出的直流电压逆变为交流电压，以为该外部设备提供工作电压。随着科学技术的发展和进步，未来肯定会出现多种工作电压的设备，也肯定会出现适用于多种电压的控制设备，但只需要对本发明的不间断电源系统中的主电源模块20、降压模块30、升压模块40以及备用便携式电源模块50做出适应性的调整、更换即可兼容不同电压等级、类型的设备，极大的扩展了不间断电源系统的通用性。

依据本发明实施例的不间断电源系统，在不同情况下的电流流向为：

1、主电源模块20处于正常工作状态的情况下，电流有两个流向，一个电流流向为：主电源模块20→自动切换切换电路5→不间断电源系统输出，此电流流向为不间断电源系统提供输出电压；另一个电流流向为：主电源模块20→降压模块30→备用便携式电源模块50，此电流流向为备用便携式电源模块50提供输入电压，即，对备用便携式电源模块50进行充电。

2、主电源模块20处于正常非工作状态的情况下，电流流向为：备用便携式电源模块50→升压模块40→自动切换切换电路5→不间断电源系统输出，此电流流向为不间断电源系统提供输出电压。

需要说明的是，主电源模块20的工作优先等级高于备用便携式电源模块50的工作优先等级，假若不间断电源系统的主电源模块20处于正常非工作状态，此时由备用便携式电源模块50为不间断电源系统提供输出电压，当主电源模块20恢复正常工作时，自动切换切换电路5会自动切换至主电源模块20的工作回路，由主电源模块20为不间断电源系统提供输出电压，同时主电源模块20通过降压模块30为备用便携式电源模块50进行充电。

本发明实施例还提供了一种网络附属存储器，如图3示出了本发明一种网络附属存储器的示意图，该网络附属存储器包括：存储系统和以上任一所述的不间断电源系统，其中，不间断电源系统与存储系统连接，不间断电源系统为存储系统供电，该网络附属存储器还包括：控制器，用于控制不间断电源系统的供电模式为主电源供电模式或备用电源供电模式。

综上所述，本发明的不间断电源系统，不但操作极为方便、快捷、灵活，整个系统的电路使用元器件数量较少，电路简捷回路少，运行可靠性很高，整体体积小巧，重量较轻，而且不间断电源系统成本低廉且兼容性强，极大的提高用户的使用感。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种不间断电源系统，其特征在于，所述系统包括：

主电源模块、升压模块、备用便携式电源模块以及自动切换模块；

所述主电源模块与所述自动切换模块连接；

所述升压模块与所述备用便携式电源模块和所述自动切换模块分别连接；

所述自动切换模块与所述升压模块连接；

所述不间断电源系统的供电模式包括主电源供电模式和备用电源供电模式；

在所述主电源模块处于正常工作状态的情况下，所述不间断电源系统的供电模式为所述主电源供电模式，通过所述主电源模块为所述系统提供输出电压；

在所述主电源模块由正常工作状态进入非正常工作状态时，所述自动切换模块将所述不间断电源系统的供电模式切换到所述备用电源供电模式，所述备用便携式电源模块通过所述升压模块为所述系统提供输出电压。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统与控制模块连接，所述控制模块用于检测所述主电源模块和所述备用便携式电源模块的工作情况，并根据所述工作情况控制所述自动切换模块；

所述控制模块在检测到所述主电源模块处于正常工作状态时，控制所述自动切换模块切换至所述主电源模块的工作回路，为所述系统提供输出电压；

所述控制模块在检测到所述主电源模块处于非正常工作状态，且所述备用便携式电源模块处于正常工作状态时，所述控制模块控制所述自动切换模块切换至所述备用便携式电源模块的工作回路，为所述系统提供输出电压。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述备用便携式电源模块为充电宝。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述备用便携式电源模块包括：至少两个充电宝，所述控制模块还用于控制所述备用便携式电源模块的工作方式；

所述控制模块根据所述系统的输出功率与预设功率的大小关系，按照以下步骤控制所述备用便携式电源模块的工作方式：

在所述系统的输出功率不高于所述预设功率的情况下，所述控制模块控制所述至少两个充电宝中任一充电宝工作，并通过所述升压模块为所述系统提供输出电压；

在所述系统的输出功率高于所述预设功率的情况下，所述控制模块控制所述至少两个充电宝同时工作，并通过所述升压模块为所述系统提供输出电压。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述升压模块用于在所述主电源模块由正常工作状态进入非正常工作状态时，将所述备用便携式电源输出的电压值转化为适用于所述系统输出电压的电压值。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：降压模块；

所述降压模块与所述主电源模块、所述升压模块、所述自动切换模块以及所述备用便携式电源模块分别连接；

在所述主电源模块处于正常工作状态的情况下，所述主电源模块通过所述降压模块为所述备用便携式电源充电。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述降压模块用于在所述主电源模块处于正常工作状态的情况下，将所述主电源模块输出的电压值转化为适用于所述备用便携式电源的电压值。

8.根据权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述充电宝可包括石墨烯电池、泡沫电池、石墨-锂离子电池、矽-锂离子电池、或用其它材料做为负极的锂离子电池。

9.一种网络附属存储器，其特征在于，所述网络附属存储器包括：存储系统和权利要求1-7任一所述的不间断电源系统，所述不间断电源系统为所述存储系统供电。

10.根据权利要求9所述的网络附属存储器，其特征在于，所述网络附属存储器还包括：控制器，用于控制所述不间断电源系统的供电模式为所述主电源供电模式或所述备用电源供电模式。