CN1303034A - 高可靠性直流电源修补器 - Google Patents

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郭伟寅
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Abstract

本发明公开了一种高可靠性直流电源修补器,与提供计算机设备等负载电源的计算机设备内的交直流转换电源器并联,用作对计算机设备等负载的供电电源的修补,包括:蓄电池、充电电路、应急电路和辅助电路;当计算机设备内的交直流转换电源器工作正常时,充电电路对蓄电池进行充电,当计算机设备内的电流出现异常状态且低于额定阈值时,能对直流电源完成瞬态变化的修补作用,当交流电源断电时,自动无缺陷地瞬间转换接替工作,使系统工作处于高可靠性状态。

Description

高可靠性直流电源修补器
本发明涉及一种直流电源修补器，尤其涉及一种用于修补计算机设备中直流电源瞬时缺陷的高可靠性直流电源修补器。
计算机设备例如磁盘阵列机是计算机系统服务和工作站首选的数据存储设备，其使用的直流5V、12V电源是否稳定将直接影响整个设备的工作性能，目前国内外在计算机设备例如磁盘阵列机中采用的工作电源是采用的交直流转换的电源器，虽然能解决计算机设备的供电问题，但当交流电源受干扰出现波动时，整个电源输出便有波动，无法保证计算机设备工作的高可靠性；另外如果电源出现故障例如断电时，虽然设备中配置了直流电池作为数据储存的应急备用电源，但由于该备用电源容量小，只能够存储机内数据而不能作为工作电源。
本发明的目的就是为了克服现有计算机设备中电源的缺点，而提供的一种可与计算机机内的电源并联使用，且输出电压稳定，瞬间输出电流提高，既可对瞬时计算机机内电源的电压波动进行修补又可在断电时提供设备工作电源的高可靠性直流电源修补器。
为了实现本发明的目的，本发明所采取的技术方案是：一种高可靠性直流电源修补器，与提供计算机设备等负载电源的计算机设备内的交直流转换电源器并联，用作对计算机设备等负载的供电电源的修补，包括：蓄电池、充电电路、应急电路和辅助电路；当计算机设备内的交直流转换电源器工作正常时，充电电路对蓄电池进行充电，当计算机设备内的电流出现异常状态且低于额定阈值时，应急电路对计算机设备等负载进行供电，且自动切断计算机设备内的交直流转换电源器对计算机设备等负载的供电；所述的充电电路与计算机设备中的交直流转换电源器双向连接，并对蓄电池进行恒流恒压充电；所述的应急电路包括直流转换后的5V和12V两组电源，该两组电源的输入端分别与充电电路的输出端连接，该两组电源的输出端与负载连接，并与计算机设备内的交直流电源转换器并联；还包括两组取样信号及一比较信号，所述两组取样信号与设备的主机板的电源线端口连接，分别与应急电路的取样信号输入端连接，所述比较信号来自于交直流转换电源器的5V输出端，其与鉴别电路连接；所述的辅助电路由联锁电路、鉴别电路和开关控制电路组成；所述联锁电路连接在5V应急电路的输出端和12V应急电路的输入端之间，用以控制12V应急电路的工作与否；鉴别电路连接在5V应急电路的工作取样端，其输出信号控制开关控制电路，从而控制充电电路是否工作以及应急电路是否向负载供电。
上述高可靠性电源修补器，其中：所述的蓄电池的输出电压为至少两组，其中一组由多个蓄电池串联组成，另一组由两两相邻的蓄电池的串联连接点上取出相应的电压构成。
上述高可靠性电源修补器，其中：还包括一报警电路，该报警电路与辅助电路中的开关控制电路相连接。
由于本发明采用了以上的技术方案，其产生的优点是明显的：
1、电压瞬间异常波动时，能对直流电源完成瞬态变化的修补作用，使系统工作处于高可靠性状态。
2、当交流电源断电时，自动无缺陷地瞬间转换接替工作，保证系统仍处于正常工作状态，同时发出声、光报警。
3、在常态工作时，具有对直流电池恒流、恒压的充电功能，保证电池电能处于稳定的充足状态。
为了更进一步了解本发明的性能、特征，现结合一较佳实施例及其附图对本发明作详细的说明。
图1是本发明的电原理方框图；
图2为本发明一种较佳实施例的电原理方框图。
图3是本发明一种较佳实施例的电原理图。
图4是本发明上述实施例的充电电路的电原理图。
图5是本发明上述实施例的5VDC/DC应急电路和鉴别电路及开关控制电路的电原理图。
图6是本发明上述实施例的12VDC/DC应急电路和联锁电路的电原理图。
图7是本发明上述实施例的声、光报警电路的电原理图。
请参阅图1，本发明一种高可靠性直流电源修补器，与提供计算机设备等负载电源的计算机设备内的交直流转换电源器并联，用作对计算机设备等负载的供电电源的修补，包括：蓄电池1、充电电路2、应急电路3和辅助电路4；当计算机设备内的交直流转换电源器5工作正常时，充电电路2对蓄电池1进行充电，当计算机设备内的交直流转换电源器5电源输出出现异常状态且低于额定阈值时，应急电路3对计算机设备等负载进行供电，且自动切断计算机设备内的交直流转换电源器5对计算机设备等负载的供电。充电电路2与计算机设备中的交直流转换电源器5双向连接，并对蓄电池1进行恒流恒压充电；应急电路3包括直流转换后的5V和12V两组电源31、32，该两组电源的输入端分别与充电电路2的输出端连接，该两组电源的输出端与负载6连接，并与计算机设备内的交直流电源转换器5并联；还包括两组取样信号33、34及一比较信号35，所述两组取样信号33、34分别与负载设备6的主机板61的5V和12 V电源线端口连接，并分别与应急电路的取样信号输入端连接，比较信号35来自于交直流转换电源器的5V输出端，其与鉴别电路连接；辅助电路4由联锁电路41、鉴别电路42和开关控制电路43组成；联锁电路41连接在5V应急电路的输出端和12V应急电路的输入端之间，用以控制12V应急电路的工作与否；鉴别电路42连接在5V应急电路的工作取样端，其输出信号控制开关控制电路43，从而控制充电电路是否工作以及应急电路是否向负载供电。
所述的蓄电池1的输出电压为至少两组，其中一组由多个蓄电池串联组成，另一组由两两相邻的蓄电池的串联连接点上取出相应的电压构成。
请参阅图2，这是一种将本发明使用在磁盘阵列机中的方框图，该实施例中的取样信号是来自磁盘阵列机中的控制器电源线端口，还包括一报警电路8，该报警电路与辅助电路中的开关控制电路相连接。图3是该实施例的电原理图。
图4是上述实施例的充电电路2原理图，该充电电路由电源专用芯片IC1、MOS功放管BG1、输出电压控制集成电路IC2、输出电流控制集成电路IC3，双极型晶体管BG2组成，IC1的电源连接端2、6脚分别与计算机设备内的交直流转换电源器(以下简称AC/DC)的输出端连接，通过IC1的输出端1、2脚升压。本实施例中IC1的型号例如为MAX1771；IC2是运算放大器，其型号例如为741；IC3是恒流源，其型号例如为LM317；BG1是场效应管。
从机内交直流转换电源器AC/DC输入的12V直流电压通过IC1和BG1开关，用L、C方式进行直流升压至19V输出对蓄电池充电，通过BG2、IC3对输出电流调节在恒流200mA。由IC2的2、3脚完成对输出电压19V的调节，由此，实现了输出的恒压恒流的充电方式。
由IC2的5、6脚完成防止过充电，即当输出的充电电压达到19V时，自动关闭充电电路防止过充电，而小于19V时自动打开。本实施例蓄电池1的输出电压为两组，其中一组由两个蓄电池串联组成，另一组由该两蓄电池的串联连接点上取出相应的电压构成。
请参阅图5，图5是本发明上述实施例的5V DC/DC应急电路31和鉴别电路42及开关控制电路43的电原理图，5VDC/DC应急电路31由稳压管DZ2、电压增益放大器集成电路IC8、三极管BG6、BG7、BG8和稳压模块IC6构成，其中稳压管DZ2构成5V电压的基准，IC8和BG8组成取样和电压增益放大，BG6和BG7组成复合调整管，IC6为稳压电路。IC8的输入端3脚通过分压电阻R41和R42的连接点连接5V取样信号，IC8的另一输入端2脚通过连接于稳压管DZ2的可调分压电路R43、RP3和R44连接一基准电压信号。IC8为运算放大器其型号741。IC8的输出端6脚通过电阻R34与BG8相连接，IC8的输入电压发生变化，BG8的集电极电压也发生变化，从而控制IC6的基准电压。IC6是三端式的可调电压控制器，形成电压电流隔离。IC6的电压调节点ADJ与BG8的集电极输出电压连接，IC6的IN脚是直流电压输入端，OUT端为直流电源的输出端。BG7扩大IC6电流输出能力，对负载提供一个大电流输出的电源。
D10为防止回流二极管，防止AC/DC电流的回流，确定5V电源的电流只能从应急电路流向负载，而防止负载电流倒流向应急电路。同时二极管D10还接收一来自AC/DC的电源信号，并与鉴别电路连接，以作鉴别电路的比较信号。D10为大电流的肖特基二极管。
开关控制电路43由三极管BG9和二极管D1构成，BG9连接在鉴别电路的输出端。D1与IC1的电压取样端4脚连接，控制充电电路工作与否。
鉴别电路42由集成电路IC7构成，对5VDC/DC应急电路的工况进行鉴别。IC7为一运算放大器741，其输入端2脚和3脚并联在防止回流二极管D10两端，当AC/DC工作正常时，D10处于反向偏置，IC7输出端6脚输出高电平，控制开关控制电路BG9输出低电平，输出到报警电路的IC9的4脚，报警电路不工作；当AC/DC工作不正常时，D10处于正向偏置时输出6脚为低电平，IC9工作。IC9的型号例如是555集成电路。
D10有一端与AC/DC的输出的5V端连接，由于该电源输出未经过负载连接线，因此其实际的电压比取样的电源5V要高出100mv～150mv，作为比较信号。当AC/DC输出电源受到外界的干扰而降低到小于或等于取样电压5V时，应急电路自动接通投入工作。鉴别电路控制开关控制电路关闭充电电路，启动报警电路。本实施例报警电路8是采用声、光报警电路(参阅图7)，该声、光报警电路由IC9组成间隙振荡器，通过BG10放大，然后控制蜂鸣器和LED显示灯。LED在本发明处于对负载设备无应急供电的待命状态时常亮，当对负载设备有应急供电的工作状态时，闪烁报警。
请参阅图6，图6是本发明上述实施例的12VDC/DC应急电路32和联锁电路41的电原理图，12V应急电路32由稳压管DZ1、电压增益放大器集成电路IC5、三极管BG3、BG4、BG5和稳压模块IC4构成，其原理与5V应急电路相同，故不再详述。但该电路中无比较信号。
联锁电路41由D8与R27构成，是5VDC/DC应急电路对12VDC/DC应急电路的联锁。因为在本发明中5V应急电路的调节精度大大高于12V应急电路，为防止12V应急电路发生误启动，所以用5V应急电路是否有输出来锁定12V应急电路。当5VDC/DC应急电路不工作时，12VDC/DC应急电路也同步处于关闭状态。当5VDC/DC应急电路工作时有两种状态：当设定电压小于机内交直流转换电源器建立的直流12V电压时，12VDC/DC应急电路应处于关闭状态；当设定电压大于电源器建立的直流12V电压时，12VDC/DC应急电路处于工作状态。该联锁电路可提高本发明的可靠性。

Claims (3)

1．一种高可靠性直流电源修补器，与提供计算机设备等负载电源的计算机设备内的交直流转换电源器并联，用作对计算机设备等负载的供电电源的修补，其特征在于，包括：蓄电池、充电电路、应急电路和辅助电路；当计算机设备内的交直流转换电源器工作正常时，充电电路对蓄电池进行充电，当计算机设备内的电流出现异常状态且低于额定阈值时，应急电路对计算机设备等负载进行供电，且自动切断计算机设备内的交直流转换电源器对计算机设备等负载的供电；
所述的充电电路与计算机设备中的交直流转换电源器双向连接，并对蓄电池进行恒流恒压充电；
所述的应急电路包括直流转换后的5V和12V两组电源，该两组电源的输入端分别与充电电路的输出端连接，该两组电源的输出端与负载连接，并与计算机设备内的交直流电源转换器并联；还包括两组取样信号及一比较信号，所述两组取样信号与设备的主机板的电源线端口连接，分别与应急电路的取样信号输入端连接，所述比较信号来自于交直流转换电源器的5V输出端，其与鉴别电路连接；
所述的辅助电路由联锁电路、鉴别电路和开关控制电路组成；所述联锁电路连接在5V应急电路的输出端和12V应急电路的输入端之间，用以控制12V应急电路的工作与否；鉴别电路连接在5V应急电路的工作取样端，其输出信号控制开关控制电路，从而控制充电电路是否工作以及应急电路是否向负载供电。
2．根据权利要求1所述的高可靠性电源修补器，其特征在于：所述的蓄电池的输出电压为至少两组，其中一组由多个蓄电池串联组成，另一组由两两相邻的蓄电池的串联连接点上取出相应的电压构成。
3．根据权利要求1所述的高可靠性电源修补器，其特征在于：还包括一报警电路，该报警电路与辅助电路中的开关控制电路相连接。
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