CN112701752A - Ups电池保护电路及ups - Google Patents

Abstract

本发明适用于UPS技术领域，提供了一种UPS电池保护电路及UPS，上述UPS电池保护电路包括：按键、电池冷启动模块及低压封锁模块；电池冷启动模块检测按键的动作信号，并在检测到按键的动作信号时持续输出预设时间的冷启动信号；低压封锁模块在检测到冷启动信号或检测到低压封锁模块的第二输入端的电压大于预设电压时，输出使能工作信号，否则输出使能封锁信号；使能工作信号指示辅助电源板正常工作，使能封锁信号指示辅助电源板不工作。本发明设置辅助电源板使能信号，仅在冷启动或市电\母线电压正常时辅助电源板正常工作；当市电\母线电压较低时，辅助电源板不工作，防止电池持续为辅助电源板供电造成过放。

Description

UPS电池保护电路及UPS

技术领域

本发明属于UPS技术领域，尤其涉及一种UPS电池保护电路及UPS。

背景技术

不间断电源(UPS，Uninterruptible Power System)是指当交流输入电源发生异常或断电时，还能继续向负载供电，保证负载正常供电的装置。

现有技术中，UPS中的辅助电源板一般直接与母线连接，而电池一般直接挂接在母线上，也即辅助电源板和电池直接相连。当市电异常启动电池供电时，电池电压随着电量损耗逐渐降低。当电池电压降低到一定水平时UPS停止工作，但由于辅助电源板的工作电压较低，辅助电源板仍可以通过母线从电池取电维持辅助电源板的正常运行，从而使得电池的电压持续降低，造成电池过放。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种UPS电池保护电路及UPS，以解决现有技术中电池供电时UPS已经停止工作但辅助电源板仍然持续工作造成电池过放的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种UPS电池保护电路，包括：按键、电池冷启动模块及低压封锁模块；

电池冷启动模块，输入端与按键连接，输出端与低压封锁模块的第一输入端连接，供电端用于与电池连接；

低压封锁模块，第二输入端用于分别与母线供电端及市电供电端连接，输出端用于与辅助电源板的使能端连接；

电池冷启动模块用于检测按键的动作信号，并在检测到按键的动作信号后的预设时间内持续输出冷启动信号；其中，预设时间大于母线的启动时间；

低压封锁模块用于当检测到冷启动信号或检测到低压封锁模块的第二输入端的电压大于预设电压时，输出使能工作信号；

低压封锁模块还用于当未检测到冷启动信号，且检测到低压封锁模块的第二输入端的电压不大于预设电压时，输出使能封锁信号；

其中，使能工作信号用于指示辅助电源板正常工作，使能封锁信号用于指示辅助电源板不工作。

本发明实施例的第二方面提供了一种UPS，包括如本发明实施例第一方面提供的UPS电池保护电路。

本发明实施例提供了一种UPS电池保护电路，包括：按键、电池冷启动模块及低压封锁模块；电池冷启动模块检测按键的动作信号，并在检测到按键的动作信号时持续输出预设时间的冷启动信号；低压封锁模块在检测到冷启动信号或检测到低压封锁模块的第二输入端的电压大于预设电压时，输出使能工作信号，否则输出使能封锁信号；使能工作信号指示辅助电源板正常工作，使能封锁信号指示辅助电源板不工作。本发明实施例中设置辅助电源板使能信号，仅在冷启动或市电\母线电压正常时辅助电源板正常工作；其中，冷启动信号仅持续预设时间，保证母线正常启动。当市电\母线电压较低且未检测到冷启动信号时，辅助电源板不工作，防止电池持续为辅助电源板供电造成过放。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的UPS电池保护电路的电路结构示意图；

图2是本发明实施例提供的低压封锁模块的电路结构示意图；

图3是本发明实施例提供的低压封锁模块的电路原理图；

图4是本发明实施例提供的电池冷启动模块的电路结构示意图；

图5是本发明实施例提供的电池冷启动模块的电路原理图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参考图1，本发明实施例提供了一种UPS电池保护电路，包括：按键11、电池冷启动模块12及低压封锁模块13；

电池冷启动模块12，输入端与按键11连接，输出端与低压封锁模块13的第一输入端连接，供电端用于与电池14连接；

低压封锁模块13，第二输入端用于分别与母线供电端及市电供电端(VDD)连接，输出端用于与辅助电源板15的使能端连接；

电池冷启动模块12用于检测按键11的动作信号，并在检测到按键11的动作信号后的预设时间内持续输出冷启动信号；其中，预设时间大于母线的启动时间；

低压封锁模块13用于当检测到冷启动信号或检测到低压封锁模块13的第二输入端的电压大于预设电压时，输出使能工作信号；

低压封锁模块13还用于当未检测到冷启动信号，且检测到低压封锁模块13的第二输入端的电压不大于预设电压时，输出使能封锁信号；

其中，使能工作信号用于指示辅助电源板15正常工作，使能封锁信号用于指示辅助电源板15不工作。

本发明实施例中设置辅助电源板15使能信号，控制辅助电源板15工作或者不工作。例如，该使能信号可以接入辅助电源板15中电源芯片的使能端。

当市电或母线电压正常时，大于预设电压，低压封锁模块13输出使能工作信号，辅助电源板15可正常工作；

由于电池14挂接在母线上，当市电及母线均不能正常供电时，启动电池14为母线供电，此时，需手动按下按键11对UPS进行冷启动，电池冷启动模块12输出冷启动信号，低压封锁模块13检测到冷启动信号后输出使能工作信号，辅助电源板15可正常工作，同时电池14为母线充电。若电池14电量充足，在预设时间电池14为母线充电完成(也即母线启动)，当冷启动信号输出预设时间消失后母线电压大于预设电压，低压封锁模块13仍然输出使能工作信号，辅助电源板15正常工作。若电池14电量不足，在预设时间内电池14不能将母线电压提升至预设电压，当冷启动信号输出预设时间消失后母线电压不大于预设电压，低压封锁模块13输出使能封锁信号，辅助电源板15不工作，防止电池14继续放电造成过放；

当电池14供电时，随着电能的消耗，电池14的输出电压逐渐降低，当电池14不能继续维持母线的正常工作电压时，母线电压不大于预设电压，低压封锁模块13输出使能封锁信号，辅助电源板15不工作，防止电池14继续放电造成过放。

由以上，本发明实施例中设置辅助电源板15使能信号，对辅助电源板15进行控制，当市电及母线电压均小于预设电压时对辅助电源板15进行封锁，辅助电源板15不工作；同时利用冷启动信号在预设时间内开放封锁，确保电池14可正常冷启动，防止电池14过放，造成不必要的损失。

其中，母线的启动时间为正常情况下母线电压由0电压充电至额定电压的时间，也即在预设时间内母线可以充电完成。

一些实施例中，参考图2，冷启动信号为低电平；低压封锁模块13可以包括：第一比较单元131、第二比较单元132及第一电阻R1；

第一比较单元131，负输入端与低压封锁模块13的第二输入端连接，正输入端与第一参考电平端V_ref1连接，输出端分别与第二比较单元132的负输入端及第一电阻R1的第一端连接；

第一电阻R1的第二端与低压封锁模块13的第一输入端连接；

第二比较单元132，正输入端与第二参考电平端V_ref2连接，输出端与低压封锁模块13的输出端连接；

第一比较单元131用于当低压封锁模块13的第二输入端的电压不大于预设电压时输出高电平，当低压封锁模块13的第二输入端的电压大于预设电压时输出低电平；

第二比较单元132用于当第二比较单元132的正输入端的电压大于第二比较单元132的负输入端的电压时输出使能工作信号，当第二比较单元132的正输入端的电压不大于第二比较单元132的负输入端的电压时输出使能封锁信号。

当市电供电端或母线供电端电压大于预设电压时第一比较单元131输出低电平，或当检测到冷启动信号时，第二比较单元132的负输入端为低电平，小于第二参考电平端V_ref2的电压，第二比较单元132输出使能工作信号，辅助电源板15可正常工作；当市电供电端或母线供电端电压不大于预设电压时第一比较单元131输出高电平，且未检测到冷启动信号时，第二比较单元132的负输入端为高电平，大于第二参考电平端V_ref2的电压，第二比较单元132输出使能封锁信号，辅助电源板15不能工作。

一些实施例中，参考图3，第一比较单元131可以包括：第一比较器U1、第一二极管D1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5及第六电阻R6；

第一比较器U1，正输入端分别与第五电阻R5的第一端、第六电阻R6的第一端及第三电容C3的第一端连接，负输入端分别与第三电阻R3的第一端、第四电阻R4的第一端、第一二极管D1的阳极及第二电容C2的第一端连接，输出端分别与第六电阻R6的第二端及第一比较单元131的输出端连接；

第五电阻R5的第二端及第三电容C3的第二端均与第一比较单元131的正输入端连接；

第三电阻R3，第二端与第一电容C1的第一端连接，第二端还通过第二电阻R2与第一比较单元131的负输入端连接；

第一二极管D1的阴极与第一参考电平端V_ref1连接；

第四电阻R4的第二端、第二电容C2的第二端及第一电容C1的第二端均与参考零电平端0V_pri连接。

第三电阻R3和第四电阻R4用于分压；第一二极管D1用于滤除尖峰电压，当第一比较单元131的负输入端的电压大于第一参考电平端V_ref1的电压时，第一二极管D1导通，忽略二极管的导通电压，第一比较器U1负输入端的电压被限制不能超过第一参考电平端V_ref1的电压。

可通过调整第一比较单元131中各元件的参数调整预设电压。

一些实施例中，参考图3，第二比较单元132可以包括：第二比较器U2及第八电阻R8；

第二比较器U2，正输入端分别与第八电阻R8的第一端及第二比较单元132的正输入端连接，负输入端与第二比较单元132的负输入端连接，输出端与第二比较单元132的输出端连接；

第八电阻R8的第二端与参考零电平端0V_pri连接；

其中，第二参考电平端V_ref2与第五电阻R5的第一端连接。

本发明实施例中第二参考电平端V_ref2与第五电阻R5的第一端连接，通过第一参考电平端V_ref1为第二比较器U2的正输入端提供参考电平。

其中，第一参考电平端V_ref1由外部电源或内部电源供电。

一些实施例中，参考图3，低压封锁模块13还可以包括：第七电阻R7；

所述第七电阻R7，第一端与第一电阻R1的第二端连接，第二端与第一参考电平端V_ref1。

第七电阻R7为上拉电阻。

一些实施例中，参考图4，按键11为自复位按钮开关；电池冷启动模块12的输入端包括：第一按键输入端和第二按键输入端；第一按键输入端与按键11的第一端连接，第二按键输入端与按键11的第二端连接；电池冷启动模块12的供电端包括：正极供电端+BAT和负极供电端-BAT；正极供电端+BAT与电池14的正极连接，负极供电端-BAT与电池14的负极连接；

电池冷启动模块12可以包括：开关单元121、储能单元122、第九电阻R9、第十电阻R10；

开关单元121，第一端通过第十电阻R10与正极供电端+BAT连接，第二端与负极供电端-BAT连接，控制端分别与储能单元122的第一端及第一按键输入端连接，输出端与电池冷启动模块12的输出端连接；

第二按键输入端通过第九电阻R9与正极供电端+BAT连接；

储能单元122的第二端与负极供电端-BAT连接。

本发明实施例中，当按键11按下时，电池14正极通过第九电阻R9控制开关单元121导通，电池冷启动模块12输出冷启动信号；同时电池14正极还通过第九电阻R9为储能单元122充电。当按键11复位后，通路断开，储能单元122放电保持开关单元121在预设时间内仍处于导通状态，冷启动信号持续输出。当储能单元122的电能不足以维持开关单元121导通时，电池冷启动模块12不再输出冷启动信号，从而使得按键11按下后冷启动信号仅在预设时间内输出。

一些实施例中，参考图5，储能单元122还可以包括第三端，开关单元121还包括第三端；储能单元122的第三端与开关单元121的第三端连接；

储能单元122可以包括：第五电容C5、第六电容C6及第十一电阻R11；

第十一电阻R11，第一端与第六电容C6的第一端连接，第二端分别与第五电容C5的第一端及储能单元122的第三端连接；

第六电容C6的第二端与储能单元122的第一端连接，第五电容C5的第二端与储能单元122的第二端连接。

本发明实施例中通过电容进行储能，按键11断开后电容放电维持开关单元121的导通。

一些实施例中，参考图5，开关单元121可以包括：第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第二二极管D2、第一稳压二极管Z1、第二稳压二极管Z2、第七电容C7、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19及第二十电阻R20；

第一开关管Q1，第一端通过第十四电阻R14分别与第二开关管Q2的第一端及第一稳压二极管Z1的阳极连接，第二端分别与第十五电阻R15的第一端、第十三电阻R13的第一端及开关单元121的第三端连接，控制端分别与第十三电阻R13的第二端及第十二电阻R12的第一端连接；

第二开关管Q2，第二端通过第十六电阻R16分别与第十七电阻R17的第一端及第三开关管Q3的控制端连接，控制端分别与第十五电阻R15的第二端及第十九电阻R19的第一端连接；

第三开关管Q3，第一端与开关单元121的第一端连接，第二端分别与第二二极管D2的阳极、第二稳压二极管Z2的阴极、第十七电阻R17的第二端及第十八电阻R18的第一端连接；

第十二电阻R12的第二端与开关单元121的控制端连接；第一稳压二极管Z1的阴极与第二按键输入端连接；

第二二极管D2的阴极通过第二十电阻R20分别与第七电容C7的第一端及开关单元121的输出端连接；

第十九电阻R19的第二端、第十八电阻R18的第二端、第二稳压二极管Z2的阳极及第七电容C7的第二端均与负极供电端-BAT连接。

当按键11按下时，第一开关管Q1的控制端为高电平，第一开关管Q1导通；进而使得第二开关管Q2的控制端为高电平也导通，进一步使得第三开关管Q3的控制端也为高电平导通，开关单元121输出高电平。按键11复位后电容放电维持各个开关管持续导通，预设时间后各个开关管断开，开关单元121输出低电平。

可通过调整开关单元121及储能单元122中各参数的值调整预设时间。

一些实施例中，参考图5，电池冷启动模块12还可以包括：隔离输出单元123；

隔离输出单元123，输入端与开关单元121的输出端连接，输出端与电池冷启动模块12的输出端连接。

一些实施例中，参考图5，隔离输出单元123可以包括：光耦U3、第四二极管D4、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22及第八电容C8。

具体连接关系参考图5，在此不再赘述。

由以上，当按键11按下时，开关单元121输出高电平，光耦U3导通，冷启动信号为低电平；预设时间后开关单元121输出低电平，光耦U3断开，冷启动信号消失，恢复高电平。

一些实施例中，参考图5，电池冷启动模块12还包括：稳压单元124；

稳压单元124，第一端与第二按键输入端连接，第二端与负极供电端-BAT连接。

一些实施例中，稳压单元124可以包括：第四稳压二极管Z4、第五稳压二极管Z5及第四电容C4。

具体连接关系参考图5，在此不再赘述，用于稳压和滤波。

一些实施例中，参考图5，UPS电池保护电路还可以包括：第三二极管D3及第三稳压二极管Z3。

具体连接关系参考图5，在此不再赘述，用于调节电压。

对应于上述任一种UPS电池保护电路，本发明实施例还提供了一种UPS，该UPS包括上述任一种UPS电池保护电路，且具有上述UPS电池保护电路所具有的优点，在此不再赘述。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种UPS电池保护电路，其特征在于，包括：按键、电池冷启动模块及低压封锁模块；

所述电池冷启动模块，输入端与所述按键连接，输出端与所述低压封锁模块的第一输入端连接，供电端用于与所述电池连接；

所述低压封锁模块，第二输入端用于分别与母线供电端及市电供电端连接，输出端用于与辅助电源板的使能端连接；

所述电池冷启动模块用于检测所述按键的动作信号，并在检测到所述按键的动作信号后的预设时间内持续输出冷启动信号；其中，所述预设时间大于母线的启动时间；

所述低压封锁模块用于当检测到所述冷启动信号或检测到所述低压封锁模块的第二输入端的电压大于预设电压时，输出使能工作信号；

所述低压封锁模块还用于当未检测到所述冷启动信号，且检测到所述低压封锁模块的第二输入端的电压不大于所述预设电压时，输出使能封锁信号；

其中，所述使能工作信号用于指示所述辅助电源板正常工作，所述使能封锁信号用于指示所述辅助电源板不工作。

2.如权利要求1所述的UPS电池保护电路，其特征在于，所述冷启动信号为低电平；所述低压封锁模块包括：第一比较单元、第二比较单元及第一电阻；

所述第一比较单元，负输入端与所述低压封锁模块的第二输入端连接，正输入端与第一参考电平端连接，输出端分别与所述第二比较单元的负输入端及所述第一电阻的第一端连接；

所述第一电阻的第二端与所述低压封锁模块的第一输入端连接；

所述第二比较单元，正输入端与第二参考电平端连接，输出端与所述低压封锁模块的输出端连接；

所述第一比较单元用于当所述低压封锁模块的第二输入端的电压不大于所述预设电压时输出高电平，当所述低压封锁模块的第二输入端的电压大于所述预设电压时输出低电平；

所述第二比较单元用于当所述第二比较单元的正输入端的电压大于所述第二比较单元的负输入端的电压时输出所述使能工作信号，当所述第二比较单元的正输入端的电压不大于所述第二比较单元的负输入端的电压时输出所述使能封锁信号。

3.如权利要求2所述的UPS电池保护电路，其特征在于，所述第一比较单元包括：第一比较器、第一二极管、第一电容、第二电容、第三电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻及第六电阻；

所述第一比较器，正输入端分别与所述第五电阻的第一端、所述第六电阻的第一端及所述第三电容的第一端连接，负输入端分别与所述第三电阻的第一端、所述第四电阻的第一端、所述第一二极管的阳极及所述第二电容的第一端连接，输出端分别与所述第六电阻的第二端及所述第一比较单元的输出端连接；

所述第五电阻的第二端及所述第三电容的第二端均与所述第一比较单元的正输入端连接；

所述第三电阻，第二端与所述第一电容的第一端连接，第二端还通过所述第二电阻与所述第一比较单元的负输入端连接；

所述第一二极管的阴极与所述第一参考电平端连接；

所述第四电阻的第二端、所述第二电容的第二端及所述第一电容的第二端均与参考零电平端连接。

4.如权利要求3所述的UPS电池保护电路，其特征在于，所述第二比较单元包括：第二比较器及第八电阻；

所述第二比较器，正输入端分别与所述第八电阻的第一端及所述第二比较单元的正输入端连接，负输入端与所述第二比较单元的负输入端连接，输出端与所述第二比较单元的输出端连接；

所述第八电阻的第二端与所述参考零电平端连接；

其中，所述第二参考电平端与所述第五电阻的第一端连接。

5.如权利要求1所述的UPS电池保护电路，其特征在于，所述按键为自复位按钮开关；所述电池冷启动模块的输入端包括：第一按键输入端和第二按键输入端；所述第一按键输入端与所述按键的第一端连接，所述第二按键输入端与所述按键的第二端连接；所述电池冷启动模块的供电端包括：正极供电端和负极供电端；所述正极供电端与所述电池的正极连接，所述负极供电端与所述电池的负极连接；

所述电池冷启动模块包括：开关单元、储能单元、第九电阻、第十电阻；

所述开关单元，第一端通过所述第十电阻与所述正极供电端连接，第二端与所述负极供电端连接，控制端分别与所述储能单元的第一端及所述第一按键输入端连接，输出端与所述电池冷启动模块的输出端连接；

所述第二按键输入端通过所述第九电阻与所述正极供电端连接；

所述储能单元的第二端与所述负极供电端连接。

6.如权利要求5所述的UPS电池保护电路，其特征在于，所述储能单元还包括第三端，所述开关单元还包括第三端；所述储能单元的第三端与所述开关单元的第三端连接；

所述储能单元包括：第五电容、第六电容及第十一电阻；

所述第十一电阻，第一端与所述第六电容的第一端连接，第二端分别与所述第五电容的第一端及所述储能单元的第三端连接；

所述第六电容的第二端与所述储能单元的第一端连接，所述第五电容的第二端与所述储能单元的第二端连接。

7.如权利要求6所述的UPS电池保护电路，其特征在于，所述开关单元包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第二二极管、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第七电容、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻及第二十电阻；

所述第一开关管，第一端通过所述第十四电阻分别与所述第二开关管的第一端及所述第一稳压二极管的阳极连接，第二端分别与所述第十五电阻的第一端、所述第十三电阻的第一端及所述开关单元的第三端连接，控制端分别与所述第十三电阻的第二端及所述第十二电阻的第一端连接；

所述第二开关管，第二端通过所述第十六电阻分别与所述第十七电阻的第一端及所述第三开关管的控制端连接，控制端分别与所述第十五电阻的第二端及所述第十九电阻的第一端连接；

所述第三开关管，第一端与所述开关单元的第一端连接，第二端分别与所述第二二极管的阳极、所述第二稳压二极管的阴极、所述第十七电阻的第二端及所述第十八电阻的第一端连接；

所述第十二电阻的第二端与所述开关单元的控制端连接；所述第一稳压二极管的阴极与所述第二按键输入端连接；

所述第二二极管的阴极通过所述第二十电阻分别与所述第七电容的第一端及所述开关单元的输出端连接；

所述第十九电阻的第二端、所述第十八电阻的第二端、所述第二稳压二极管的阳极及所述第七电容的第二端均与所述负极供电端连接。

8.如权利要求5至7任一项所述的UPS电池保护电路，其特征在于，所述电池冷启动模块还包括：稳压单元；

所述稳压单元，第一端与所述第二按键输入端连接，第二端与所述负极供电端连接。

9.如权利要求5至7任一项所述的UPS电池保护电路，其特征在于，所述电池冷启动模块还包括：隔离输出单元；

所述隔离输出单元，输入端与所述开关单元的输出端连接，输出端与所述电池冷启动模块的输出端连接。

10.一种UPS，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的UPS电池保护电路。

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