CN110601341B - 不断电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不断电系统，其包括第一与第二交流‑直流转换电路、电池、输出控制电路、操作电源产生电路、涓流充电单元与控制电路。第一与第二交流‑直流转换电路的输入皆电性耦接交流电源。输出控制电路的输入与电池皆电性耦接第二交流‑直流转换电路的输出。操作电源产生电路的输入电性耦接第一交流‑直流转换电路的输出与输出控制电路的输出，并用以输出至少一操作电源。涓流充电单元的输入电性耦接第一交流‑直流转换电路的输出，而其输出电性耦接电池。控制电路电性耦接第一交流‑直流转换电路、第二交流‑直流转换电路与输出控制电路，并控制此三者的操作。

Description

不断电系统
技术领域
本发明涉及电源供应的技术领域，特别是涉及一种不断电系统。
背景技术
不断电系统(uninterruptible power system，UPS)用以在交流电源(AC mains)失效时，提供备援电源给所需设备(例如计算机、服务器或医疗设备)，以使这些设备在此情况下仍然能够正常运作。
然而，不断电系统中的电池会自放电，或是透过其他路径放电，若放任不理，就可能会造成电池过放电而导致电池损坏。因此，如何解决这个问题，便成了一个重要的课题。
发明内容
本发明的其中一目的在于提供一种不断电系统，其可对电池进行涓流充电，进而避免电池过放电而造成损坏。
为达上述目的，本发明提供一种不断电系统。此不断电系统包括有第一交流-直流转换电路、第二交流-直流转换电路、电池、输出控制电路、操作电源产生电路、涓流充电单元与控制电路。第一交流-直流转换电路的输入用以电性耦接交流电源。第二交流-直流转换电路的输入亦用以电性耦接交流电源。电池电性耦接第二交流-直流转换电路的输出。输出控制电路的输入电性耦接第二交流-直流转换电路的输出。操作电源产生电路的输入电性耦接第一交流-直流转换电路的输出与输出控制电路的输出，并用以输出至少一操作电源。涓流充电单元的输入电性耦接第一交流-直流转换电路的输出，而其输出电性耦接电池。控制电路电性耦接第一交流-直流转换电路、第二交流-直流转换电路与输出控制电路，并用以控制第一交流-直流转换电路、第二交流-直流转换电路与输出控制电路的操作。
为了让上述目的、技术特征以及实际实施后的增益性更为明显易懂，于下文中将以较佳的实施范例辅佐对应相关的图式来进行更详细的说明。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为依照本发明一实施例的不断电系统的部分电路的方块图。
图2为涓流充电单元的其中一种实现方式。
图3为输出控制电路的其中一种实现方式。
图4为交流-直流转换电路的其中一种实现方式。
具体实施方式
为更清楚了解本发明的特征、内容与优点及其所能达成的功效，兹将本发明配合附图，并以实施例的表达形式详细说明如下，而其中所使用的图式，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附的图式的比例与配置关系解读、局限本发明于实际实施上的权利范围。
本发明的优点、特征以及达到的技术方法将参照例示性实施例及所附图式进行更详细地描述而更容易理解，且本发明或可以不同形式来实现，故不应被理解仅限于此处所陈述的实施例，相反地，对所属技术领域具有通常知识者而言，所提供的实施例将使本揭露更加透彻与全面且完整地传达本发明的范畴，且本发明将仅为所附加的申请专利范围所定义。
图1为依照本发明一实施例的不断电系统的部分电路的方块图。如图1所示，此不断电系统100包括有交流-直流转换电路102、控制电路104、涓流充电单元106、交流-直流转换电路108、电池110、输出控制电路112与操作电源产生电路114。交流-直流转换电路102与108的输入皆用以电性耦接交流电源(AC mains)，以进行交流-直流的转换。交流-直流转换电路108的输出电性耦接电池110，以对电池110进行充电。输出控制电路112的输入亦电性耦接交流-直流转换电路108的输出。操作电源产生电路114的输入电性耦接交流-直流转换电路102的输出与输出控制电路112的输出，并用以输出至少一操作电源(如V1～VX所示)给至少一后端电路。涓流充电单元106的输入电性耦接交流-直流转换电路102的输出，而其输出电性耦接电池110。
至于控制电路104，其电性耦接交流-直流转换电路102、交流-直流转换电路108与输出控制电路112，并用以控制交流-直流转换电路102、交流-直流转换电路108与输出控制电路112的操作，例如是致能(enable)或是禁能(disable)这些电路。举例来说，控制电路104可以致能输出控制电路112，以使其产生输出电压给操作电源产生电路114，或是禁能输出控制电路112，以使其停止产生输出电压给操作电源产生电路114。
图2为涓流充电单元106的其中一种实现方式。如图2所示，在此例中，涓流充电单元106是以一电阻来实现。此电阻的其中一端电性耦接交流-直流转换电路102的输出，而此电阻的另一端电性耦接电池110。这种实现方式适用于交流-直流转换电路102的输出电压大于交流-直流转换电路108的输出电压的情况。当电池110已充饱，控制电路104便会禁能交流-直流转换电路108与输出控制电路112，并致能交流-直流转换电路102。此时，电池110便会自放电，并透过交流-直流转换电路108的内部电路与输出控制电路112的内部电路进行放电。然而，由于此时前述电阻可提供微小电流来对电池110进行涓流充电，因此可避免电池110过放电而导致损坏。
此外，在另一实施例中，在交流-直流转换电路102的输出电压小于交流-直流转换电路108的输出电压的情况下，涓流充电单元106是以一升压转换电路(boost conversioncircuit)来实现。所述升压转换电路的输入用以作为涓流充电单元106的输入，而所述升压转换电路的输出用以作为涓流充电单元106的输出。当电池110已充饱，控制电路104便会禁能交流-直流转换电路108与输出控制电路112，并致能交流-直流转换电路102。此时，电池110便会自放电，并透过交流-直流转换电路108的内部电路与输出控制电路112的内部电路进行放电。然而，由于此时前述升压转换电路可提供微小电流来对电池110进行涓流充电，因此可避免电池110过放电而导致损坏。
图3为输出控制电路的其中一种实现方式。如图3所示，在此例中，输出控制电路112是以一开关来实现。此开关的其中一端电性耦接电池110，此开关的另一端电性耦接操作电源产生电路114的输入，而此开关的控制端电性耦接控制电路104。控制电路104可藉由导通(turn-on)此开关来致能输出控制电路112，或藉由关闭(turn-off)此开关来禁能输出控制电路112。
请继续参照图3，在另一实施例中，输出控制电路112可采用一降压转换电路(buckconversion circuit)来实现。此降压转换电路的输入电性耦接交流-直流转换电路108的输出，而此降压转换电路的输出电性耦接操作电源产生电路114的输入。这种实现方式适用于交流-直流转换电路108的输出电压大于操作电源产生电路114所需的输入电压的情况。同样的，控制电路104可致能此降压转换电路，或禁能此降压转换电路。
图4为交流-直流转换电路108的其中一种实现方式。如图4所示，交流-直流转换电路108包括有开关108-1、开关108-2、变压器108-3与开关组108-4。变压器108-3的初级线圈的其中一端透过开关108-1电性耦接交流电源，而初级线圈的另一端则透过开关108-2电性耦接交流电源。此外，变压器108-3的次级线圈透过开关组108-4电性耦接电池110。开关108-1的控制端与开关108-2的控制端皆电性耦接控制电路104，以分别接收控制讯号C1与C2。因此，控制电路104可透过控制讯号C1与C2来分别控制开关108-1与108-2的启闭状态(on/off state)。
所述开关组108-4包括有开关108-5、108-6、108-7与108-8。开关108-5的其中一端电性耦接次级线圈的其中一端，开关108-5的另一端电性耦接电池110的其中一端，而开关108-5的控制端电性耦接控制电路104，以接收控制讯号C3。开关108-6的其中一端电性耦接开关108-5的其中一端，开关108-6的另一端电性耦接电池110的另一端，而开关108-6的控制端电性耦接控制电路104，以接收控制讯号C4。开关108-7的其中一端电性耦接次级线圈的另一端，开关108-7的另一端电性耦接开关108-5的另一端，而开关108-7的控制端电性耦接控制电路104，以接收控制讯号C5。开关108-8的其中一端电性耦接开关108-7的其中一端，开关108-8的另一端电性耦接电池110的另一端，而开关108-8的控制端电性耦接控制电路104，以接收控制讯号C6。在此例中，开关108-5、108-6、108-7与108-8皆包括以一MOS晶体管(即金氧半场效晶体管，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)来实现。
控制电路104透过控制讯号C3、C4、C5与C6来分别控制开关108-5、108-6、108-7与108-8的启闭状态，以使开关组108-4提供直流输出来对电池110充电。另外，控制电路104可以同时透过控制讯号C3、C4、C5与C6来分别关闭开关108-5、108-6、108-7与108-8，以禁能交流-直流转换电路108。而在控制电路104禁能交流-直流转换电路108时，控制电路104可透过控制讯号C1与C2的至少其中之一来关闭开关108-1与108-2的至少其中之一，以使变压器108-3脱离交流电源，达到进一步的省电效果。当然，开关108-1与108-2这二者皆可依实际的设计需求来决定是否采用。
综上所述，由于本发明的不断电系统采用了涓流充电单元，因此可利用此涓流充电单元提供微小电流来对电池进行涓流充电，进而避免电池过放电而导致损坏。
以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以之限定本发明的专利范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (8)

1.一种不断电系统，其特征在于，该不断电系统包括：
一第一交流-直流转换电路，其输入用以电性耦接一交流电源；
一第二交流-直流转换电路，其输入用以电性耦接该交流电源；
一电池，电性耦接该第二交流-直流转换电路的输出；
一输出控制电路，其输入电性耦接该第二交流-直流转换电路的输出，其中该输出控制电路是一降压转换电路；
一操作电源产生电路，其输入电性耦接该第一交流-直流转换电路的输出与该输出控制电路的输出，并用以输出至少一操作电源；
一涓流充电单元，其输入电性耦接该第一交流-直流转换电路的输出，而其输出电性耦接该电池；以及
一控制电路，电性耦接该第一交流-直流转换电路、该第二交流-直流转换电路与该输出控制电路，并用以控制该第一交流-直流转换电路、该第二交流-直流转换电路与该输出控制电路的操作。
2.根据权利要求1所述的不断电系统，其中该涓流充电单元包括是一电阻，该电阻的其中一端电性耦接该第一交流-直流转换电路的输出，而该电阻的另一端电性耦接该电池。
3.根据权利要求1所述的不断电系统，其中该涓流充电单元包括是一升压转换电路，该升压转换电路的输入用以作为该涓流充电单元的输入，而该升压转换电路的输出用以作为该涓流充电单元的输出。
4.根据权利要求1所述的不断电系统，其中该第二交流-直流转换电路包括：
一第一开关，其控制端电性耦接该控制电路；
一开关组；以及
一变压器，具有一初级线圈与一次级线圈，该初级线圈的其中一端透过该第一开关电性耦接该交流电源，而该次级线圈透过该开关组电性耦接该电池。
5.根据权利要求4所述的不断电系统，其中该开关组包括：
一第二开关，其一端电性耦接该次级线圈的其中一端，另一端电性耦接该电池的其中一端，而控制端电性耦接该控制电路；
一第三开关，其一端电性耦接该第二开关的其中一端，另一端电性耦接该电池的另一端，而控制端电性耦接该控制电路；
一第四开关，其一端电性耦接该次级线圈的另一端，另一端电性耦接该第二开关的另一端，而控制端电性耦接该控制电路；以及
一第五开关，其一端电性耦接该第四开关的其中一端，另一端电性耦接该电池的另一端，而控制端电性耦接该控制电路。
6.根据权利要求5所述的不断电系统，其中该第二开关、该第三开关、该第四开关与该第五开关皆包括一MOS晶体管。
7.根据权利要求4所述的不断电系统，其中当该控制电路禁能该第二交流-直流转换电路时，更关闭该第一开关。
8.根据权利要求1所述的不断电系统，其中当该控制电路禁能该第二交流-直流转换电路时，该控制电路更禁能该输出控制电路。
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