CN1141631C - 内置式微机不间断电源 - Google Patents

Abstract

本发明是一种内置式微机不间断电源，在交流市电和微机之间不用接入单独的不间断电源，就能使微机获得不间断电源的功能，既不增加系统的成本、体积、重量、功耗，又不失其使用上的灵活性。实现的方法是：将不间断电源置于微机的开关电源机壳之内，与开关电源合二为一；将蓄电池和控制电路接到开关电源的整流器和直流变换器之间，使开关电源除了保持原有的功能外，还具有不间断电源的功能。当不接入蓄电池时，内置式微机不间断电源与普通微机开关电源无异。

Description

内置式微机不间断电源

所属技术领域

本发明是一种内置式微机不间断电源。

背景技术

当今流行的微机，在机箱内都有一个开关电源，提供主板、接口卡和各种存贮部件的工作电压。在一般情况下，开关电源直接接市电，当市电仃电时，微机不能正常工作，例如数据丢失，信息不能及时处理等，会造成难以估量的损失；当市电过高、过低时，微机有可能受到不同程度的损害，例如造成硬盘故障等，使得微机系统工作的可靠性大大降低，平均无故障时间大大减小，整机的使用寿命相应缩短。

为了避免上述问题，须在市电和微机之间接入不间断电源。

不间断电源有两种模式：传统模式的不间断电源，有逆变器，输出交流电压；现代模式的不间断电源，无逆变器，输出直流电压。无逆变器不间断电源UPSWI(专利号：97241194)、无功耗不间断电源UPSWM(专利号：00114301)和绿色不间断电源GNUPS(专利号：00116067)等，都属现代模式不间断电源，具有与传统模式不间断电源完全相同的外部特征，而各项性能均大大超过。以下的讨论以现代模式不间断电源为参照。

由于不间断电源有单独的机箱，接入不间断电源，无疑增加了系统的成本、体积、重量、功耗，除此之外，在使用上带来极大的不方便，同时也因系统增加了部件，引入了不稳定因素。

图1是无功耗不间断电源和用户设备(即微机开关电源)联接的方框图。图中可以看出，从交流电压到最终产生用户电压，其间经过了两个整流器B1和B2，输入到微机开关电源整流器B2左边的是300V直流电压，而从这个整流器右边输出的还是300V直流电压，显而易见，B2完全是一个多余的部件，应该去掉。去掉这个多余的部件以后，无功耗不间断电源输出的直流电压，直接馈送到微机开关电源直流变换器的输入端，不但减小了成本，而且增加了系统的稳定性。但与此同时，却产生了一个新问题：去掉开关电源中整流器，微机就不能和以前一样，既可接现代模式不间断电源输出的直流电压，又可接市电的交流电压，这在使用上带来了更大的不方便，微机完全失去了在电源选择上的灵活性。

基于同样理由，各种现代模式不间断电源都存在这样一个问题，如果想要进一步减小成本，去掉微机开关电源的整流器，则微机只能使用现代模式不间断电源输出的直流电压，而不能再使用市电的交流电压。同时，不间断电源在微机体外的存在，本身就是系统的一个不安全因素。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述缺点，在交流市电和微机之间不用接入单独的不间断电源，就能使微机获得不间断电源的功能，既能选择使用不间断电源功能，又能选择使用市电的交流电压，既不增加系统的成本、体积、重量、功耗，又不失其使用上的灵活性。

本发明的目的是以下述技术方案实现的：在微机开关电源的整流器和直流变换器之间接入蓄电池和控制电路，从控制电路输出的直流电压，直接馈送到开关电源的直流变换器和微机的显示器及其他外设。实际上是将不间断电源置于微机开关电源的机壳之内，与开关电源合二为一，使它除了保持原有的功能外，还具有不间断电源的功能。不是去掉开关电源的整流器，而是将无功耗不间断电源的蓄电池E1和二极管D1移到微机开关电源的整流器和直流变换器之间，原理如图3所示。不算最右边的直流变换器，图3的方框图与无功耗不间断电源的电路拓补完全相同，因此具备不间断电源的功能，当不使用不间断电源功能时，不接入蓄电池E1即可。

内置式微机不间断电源和机内开关电源合二为一，没有单独的机箱，蓄电池也可以装进微机机箱，因此具有以下优点：

1.从输入到输出，去掉了一个整流器环节，进一步减小了成本和功耗。

2.没有不间断电源而具有不间断电源的功能，其直接结果是，系统减少了

  一个部件，大大提高了可靠性。

3.蓄电池通过二极管或可控硅直接输出，基本无损耗，可大大延长蓄电池

  的放电时间。

4.结构简单，制造容易，便于推广。

附图说明

图1是无功耗不间断电源和用户设备联接的方框图。

图2是内置式微机不间断电源方框图。

图3是内置式微机不间断电源实施方案1电路原理图。

图4是内置式微机不间断电源实施方案2电路原理图。

图5是内置式微机不间断电源实施方案3电路原理图。

图6是内置式微机不间断电源实施方案4电路原理图。

图1是无功耗不间断电源和用户设备联接的方框图，前已述及。图2是内置式微机不间断电源方框图，在微机开关电源的整流器和直流变换器之间接入了蓄电池和控制电路。

具体实施方案

图3是本发明的实施方案1，这是一种最简单的电路实现，在微机开关电源SWPS中只须接入二极管D1，就使微机具备了不间断电源的功能。控制电路由D1组成，二极管的正极和E1的正极相连，同时接整流器的输出端；D1的负极接直流变换器的输入端，E1的负极接地。220V交流电压经过整流器以后，变成半波脉动电压Vd，一方面向E1充电(浮充至300VDC)，另一方面通过D1向直流变换器提供电能。此时，Vd随交流电压的波动而缓慢变化，相当于微机在使用市电。当市电仃电后，E1的电压通过D1向直流变换器提供电能，在额定的放电时间内，E1的端电压足以使微机稳定运行，从而实现了不间断电源的功能。当不使用不间断电源功能时，只要不接入E1即可，此时，内置式微机不间断电源与普通微机开关电源无异。

图4是本发明的实施方案2，控制电路由电压补偿稳压器和二极管D1、D2、电阻R1、可控硅SCR1组成；D1、D2的正极接在一起，同时接整流器的输出端；D1的负极和SCR1的负极接在一起，同时接电压补偿稳压器输入端，其输出端接直流变换器的输入端；D2的负极和R1的一端相接，R1的另一端和SCR1的正极相接，同时接E1的正极，E1的负极接地。220V交流电压经过整流器后，变成半波脉动电压Vd，一方面通过D2、R1向E1充电(浮充至300VDC)，Vd虽然随交流电压的波动而缓慢变化，但E1的端电压总是浮充到交流电压的幅值，另一方面Vd通过D1、经过电压补偿稳压器稳压后，向直流变换器提供电能。当市电仃电后，E1的电压通过SCR1、经过电压补偿稳压器稳压后，向直流变换器提供稳定的直流电压，从而实现了不间断电源的功能。当不使用不间断电源功能时，只要不接入E1即可。无论哪种情况，输入到直流变换器输入端的总是稳定的直流电压。

图5是本发明的实施方案3，控制电路由二极管D1、D2、电阻R1、可控硅SCR1组成；D1、D2的正极接在一起，同时接整流器的输出端；D1的负极和SCR1的负极接在一起，同时接直流变换器的输入端；D2的负极和R1的一端相接，R1的另一端和SCR1的正极相接，同时接E1的正极，E1的负极接地。220V交流电压经过整流器以后，变成半波脉动电压Vd，一方面通过D2、R1向E1充电(浮充至300VDC)，另一方面通过D1向直流变换器提供电能。此时，Vd随交流电压的波动而缓慢变化，相当于微机在使用市电。当市电仃电后，E1的电压通过SCR1向直流变换器提供电能，在额定的放电时间之内，E1的端电压足以使微机稳定运行，从而实现了不间断电源的功能。当不使用不间断电源功能时，只要不接入E1即可，此时，内置式微机不间断电源与普通微机开关电源无异。

图6是本发明的实施方案4，控制电路由有源滤波器和二极管D1、D2、电阻R1、可控硅SCR1组成；D1、D2的正极接在一起，同时接整流器的输出端；D1的负极和SCR1的负极接在一起，同时接有源滤波器输入端，其输出端接直流变换器的输入端；D2的负极和R1的一端相接，R1的另一端和SCR1的正极相接，同时接E1的正极，E1的负极接地。220V交流电压经过整流器以后，变成半波脉动电压Vd，一方面通过D2、R1向E1充电(浮充至300VDC)，Vd虽然随交流电压的波动而缓慢变化，但E1的端电压总是浮充到交流电压的幅值，另一方面Vd通过D1、经过有源滤波器稳压以后，向直流变换器提供电能。当市电仃电后，E1的电压通过SCR1、经过有源滤波器稳压后，向直流变换器提供稳定的直流电压，从而实现了不间断电源的功能。当不使用不间断电源功能时，只要不接入E1即可。无论哪种情况，输入到直流变换器输入端的总是稳定的直流电压。

在微机开关电源的整流器和直流变换器之间接入的控制电路，全部安装在原来的开关电源机壳之内，不占额外的空间。在微机开关电源的整流器和直流变换器之间接入的蓄电池，或者安装在微机机箱之内(标准的60分钟放电时间)，或者安装在微机机箱之外(可选的大于60分钟的放电时间)。为了增加延时时间，机内和机外蓄电池可以并联运行，用二极管进行隔离。

馈送到显示器的直流电压，不进入显示器的消磁线圈，消磁操作在显示器安装定位时另接交流电压一次完成，只要不改变显示器的方位，会聚和色纯可保十年不变。现代模式不间断电源和内置式微机不间断电源输出的都是直流电压，而直流电压是不能带感性负载的。与微机形影不离的显示器，其中正好有一个感性负载，它就是消磁线圈。直流电压进入显示器，同时也进入了消磁线圈，于是，在直流电流的作用下，消磁线圈的消磁作用和机理完全被破坏，使显示器的颜色变得斑驳陆离，画面变得面目全非。解决的方法如下：在显示器背后增加一个插座，将消磁线圈控制电路原来接220VAC的两根导线接到该插座；当显示器安装固定、不再移动以后，将带有开关的220VAC电源线插入该插座，每隔20秒来回扳动开关一次，多次操作后，拔下电源线，就可以正常开机。若移动显示器，或者在认为有必要的任何时候，重复以上操作。

直接馈送到显示器和其他外设的直流电压，取自微机背面原有的交流电压的输出插座，此插座的两根引线接至直流变换器的输入端，从此插座上可接出另一个多口插座，连接显示器、打印机等计算机外设。

几点说明：

1.图3的方框图实际上只增加了一个二极管，接入蓄电池以后，微机的开

  关电源就神奇地具备了不间断电源的功能，而成本、体积、重量、功耗

  的增加均接近于零。当蓄电池装入微机机内以后，从整体上看，具有不

  间断电源功能的微机与普通微机完全一样，这个实施方案对用户具有极

  大的吸引力，内置式微机不间断电源必将很快取代微机内原有的开关电

  源。

2.图4的方框图实际上就是无逆变器不间断电源的电路拓朴，图5的方框

  图实际上就是无功耗不间断电源的电路拓朴，图6的方框图实际上就是

  绿色不间断电源的电路拓朴，在这三个实施方案中，由于D1、D2、R1、

  SCR1的存在，在市电供电期间，E1只充电，不放电，其端电压一直浮充

  到交流电压的幅值，其原理属现有技术，此处从略。

3.机内蓄电池可选CB1207，实际尺寸为90×25×62，用22个蓄电池串联以

  后，端电压为264V，可浮充至300V左右，蓄电池全部装入机箱所占空间

  为150×380×62。经实测，14英寸彩显和一台普通微机，端电压为300V

  时，放电电流为275mA，而0.7Ah的CB1207型蓄电池，以0.5C倍率放电，

  放电时间大于60分钟。据估算，相同的容量，折算成端电压为12V的蓄

  电池，用传统模式不间断电源放电，最多可延时15-30分钟。目前，端

  电压为24V或48V，容量为0.5-1Ah蓄电池的价格较高，随着内置式不间

  断电源的普及，相信价格很快会降到合理的水平。

Claims (9)

1.一种内置式微机不间断电源，其特征在于：在微机开关电源的整流器和直流变换器之间接入蓄电池和控制电路，从控制电路输出的直流电压，直接馈送到开关电源的直流变换器和微机的显示器及其他外设。

2.根据权利要求1所述的电源，其特征在于：控制电路由二极管(D1)组成，其正极和蓄电池(E1)的正极相连，同时接整流器的输出端；二极管(D1)的负极接直流变换器的输入端，蓄电池(E1)的负极接地。

3.根据权利要求1所述的电源，其特征在于：控制电路由电压补偿稳压器和二极管(D1、D2)、电阻(R1)、可控硅(SCR1)组成；二极管(D1、D2)的正极接在一起，同时接整流器的输出端；二极管(D1)的负极和可控硅(SCR1)的负极接在一起，同时接电压补偿稳压器输入端，其输出端接直流变换器的输入端；二极管(D2)的负极和电阻(R1)的一端相接，电阻(R1)的另一端和可控硅(SCR1)的正极相接，同时接蓄电池(E1)的正极，蓄电池(E1)的负极接地。

4.根据权利要求1所述的电源，其特征在于：控制电路由二极管(D1、D2)、电阻(R1)、可控硅(SCR1)组成；二极管(D1、D2)的正极接在一起，同时接整流器的输出端；二极管(D1)的负极和可控硅(SCR1)的负极接在一起，同时接直流变换器的输入端；二极管(D2)的负极和电阻(R1)的一端相接，电阻(R1)的另一端和可控硅(SCR1)的正极相接，同时接蓄电池(E1)的正极，蓄电池(E1)的负极接地。

5.根据权利要求1所述的电源，其特征在于：控制电路由有源滤波器和二极管(D1、D2)、电阻(R1)、可控硅(SCR1)组成；二极管(D1、D2)的正极接在一起，同时接整流器的输出端；二极管(D1)的负极和可控硅(SCR1)的负极接在一起，同时接有源滤波器输入端，其输出端接直流变换器的输入端；二极管(D2)的负极和电阻(R1)的一端相接，电阻(R1)的另一端和可控硅(SCR1)的正极相接，同时接蓄电池(E1)的正极，蓄电池(E1)的负极接地。

6.根据权利要求1所述的电源，其特征在于：在微机开关电源的整流器和直流变换器之间接入的控制电路，全部安装在原来的开关电源机壳之内，不占额外的空间。

7.根据权利要求1所述的电源，其特征在于：在微机开关电源的整流器和直流变换器之间接入的蓄电池，或者安装在微机机箱之内，这是标准的60分钟放电时间，或者安装在微机机箱之外这是可选的大于60分钟的放电时间。

8.根据权利要求1所述的电源，其特征在于：馈送到显示器的直流电压，不进入显示器的消磁线圈，消磁操作在显示器安装定位时另接交流电压一次完成，只要不改变显示器的方位，会聚和色纯可保十年不变。

9.根据权利要求1所述的电源，其特征在于：直接馈送到显示器和其他外设的直流电压，取自微机背面原有的交流电压的输出插座，此插座的两根引线可接至直流变换器的输入端，从此插座上可接出另一个多口插座，连接显示器、打印机等计算机外设。

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