CN201097308Y - 智能三合一电脑电源 - Google Patents

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本实用新型涉及一种智能三合一电脑电源,为解决现有ATX电源与UPS为分离结构所带来的体积大、使用不便等问题,本实用新型的计算机电源中除包括ATX电源电路外,还包括逆变电路、备用电池、切换电路、充电电路和智能模块;其中由智能模块监测市电交流是否正常,在市电出现掉电(故障、断电、过低)时,由备用电池经逆变电路、切换电路向ATX电源供电;同时还向计算机主板发出控制信号,以实现自动保存数据、然后关机的功能。其中ATX电源电路、智能模块、充电电路、逆变电路和切换电路都被装在同一个标准电源壳体中,由于采用了一体化设计,整个电源的体积小巧,可直接替换原有的ATX电源装在计算机机箱内,给装配和使用都带来了极大的方便。

Description

智能三合一电脑电源
技术领域
本实用新型涉及计算机电源,更具体地说,涉及一种智能三合一电脑电源, 该电源具有市电正常时的传统电脑电源、市电异常时的备用电池供电、以及市 电异常时的自动保存数据并关机功能。
背景技术
现有的计算机电源通常是ATX( ATX是一种新的PC主板架构规范)电源。 其主要功能是将市电交流转换为计算机工作所需的士12V、 ±5V、 3.3V、 5VSB 等直流电源。由于ATX是由市电作为输入(中国是220V交流电),如果市电异 常,例如发生停电事故时,计算机将无法工作。
目前的解决办法是采用UPS(不间断电源),以UPS作为备用电源,当市电 正常时由市电供电;当市电异常时则改由UPS的逆变器供电。
但现有技术中的ATX电源与UPS是各自独立的,ATX电源被装在计算机 机箱内,而UPS—般外置于机箱外。其缺点是制造成本高,需占用较多空间, 而且使用很不方便。
实用新型内容
针对现有技术的上述缺陷,本实用新型要解决现有计算机的ATX电源与 UPS为分离结构所带来的成本高、体积大、使用不便等问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种一种智能三合 一电脑电源,其中包括可将输入的市电交流转换为计算机所需工作电源的ATX 电源电路,其特征在于,还包括逆变电路、备用电池、切换电路、充电电路和 智能模块;其中,所述充电电路可与市电交流连接,并与所述备用电池连接以 对其进行充电;所述逆变电路与所述备用电池连接,可将输入的备用电池电压转换为与市龟交流基本相同的电压后输出;所述切换电路的一个输入端接所述 逆变器的输出端,另一个输入端可接市电交流,所述切换电路的输出端连接到 所述ATX电源电路的交流输入端;所述切换电路在市电交流正常时以市电交流 作为其输出电压,在市电交流异常时以逆变电路所输入的电压作为其输出电 压;所述智能模块用于监测市电交流是否正常,并在市电交流异常时向所述逆 变电路输出启动信号,同时向计算机主板输出保存数据、关机信号;所述ATX 电源电路、备用电池、切换电路、充电电路和智能模块被装在同一个标准电源 壳体中。
本实用新型的优选方案中,所述智能模块中包括:用于监测市电交流是否
正常的监测电路,以及用于向所述逆变电路输出启动信号,同时向计算机主板
输出保存数据、关机信号的控制电路;所述监测电路与控制电路之间通过光耦 器件连接。
其中,所述监测电路中可包括依次连接的整流电路、通过电阻分压方式降 压的降压电路、滤波电路、以及稳压电路;所述稳压电路的输出端与所述光耦 器件的前级连接;所述控制电路中可包括工作电源电路,所述光耦器件的一端 与工作电源电路的正极连接,另一端与电阻分压电路连接;所述分压电路向所 述逆变电路输出启动信号;所述控制电路中还包括与所述启动信号连接的保存 数据、关机信号产生电路,以及将所述保存数据、关机信号输出至计算机主板 的接口电路。
本实用新型的方案相当于将现有的计算机ATX电源电路与UPS集成在一 起,同时将智能模块也加入其中,从而组成智能三合一电脑电源,市电正常时 实现普通电脑电源功能;在市电异常时可为计算机提供不间断的电源,并可实 现自动保存数据、然后自动关机的功能。由于采用了一体化设计,整个智能三 合一电脑电源的体积小巧,可直接替换原有的ATX电源装在计算机机箱内, 给装配和使用都带来了极大的方便。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明,附图中:图l是本实用新型的原理框图;
图2是本实用新型一个优选实施例中充电电路的线路连接图; 图3是本实用新型一个优选实施例中逆变电路的线路连接图; 图4是本实用新型一个优选实施例中切换电路的线路连接图; 图5是本实用新型一个优选实施例中ATX电源电路的线路连接图; 图6是本实用新型一个优选实施例中智能模块的线路连接图。
具体实施方式
图l所示为本实用新型的原理框图,其中包括ATX电源电路、备用电池、
充电电路、逆变电路以及切换电路。图中的双线为交流电信号、单线粗箭头的 为直流电信号,单线细箭头的为控制信号,箭头所指方向为电压传输方向。其
中,ATX电源电路可采用普通计算机电源中的ATX电源电路,用于将市电交流 转换为计算机所需的工作电源。充电电路可与市电交流连接,用于对备用电池 进行充电。而逆变电路用于将备用电池电压转换为与市电交流基本相同的交流 电压。切换电路则用于进行切换,当市电交流异常时,以市电交流作为ATX 电源电路的输入电源;当市电交流正常时以逆变电路的输出电压作为ATX电源 电路的输入电源。
本实用新型中,ATX电源电路、智能模块、充电电路、逆变电路、以及切 换电路被装在同一个标准电源壳体中。具体设计时,可将ATX电源电路、智能 模块、充电电路、逆变电路和切换电路设在两块或多块印刷电路板上,并通过 导线连接为一体;也可将它们设在同一块印刷电路板上。在标准电源壳体内的 下部,将镍镉(或镍氢)备用电池用适当的方式固定,即可达到智能三合一电脑 电源的目的。
如图2、图3、图4和图5是本实用新型一个优选实施例中充电电路、逆 变电路、切换电路、以及ATX电源电路的线路连接图。下面将分别进行说明。
一、充电电路
图2中的充电电路可对镍镉、镍氢备用电池或铅酸蓄备用电池进行充电。并在充电饱和时自动停止充电。其充电电流从0至1.5A连续可调。备用电池
的标称电压为14.4V。
从图2中可以看出,当备用电池BAT1两端的电压不足时,电阻R103滑 动端的分压值不能使三极管Q105导通,Q104通过R109导通,从而驱动Q101 、 Q102、 Q103导通,D106发光,表示当前工作于充电状态。调节R107的滑动 端可改变充电电流的大小。随着备用电池两端电压逐渐上升至一定值(即充满 电时),R103滑动端的分压值使Q105导通,Q104截止,QlOl、 Q102、 Q103 截止,D106熄灭,指示充电结束。Q102通过R104,改善不同电流时的电压 反馈量,提高电路稳定性。
二、逆变电路
如图3所示,由图2中备用电池的正负极引出的直流电压经端子A、 B引 入。其中U201与晶振Y201配合,用于产生准确的IOOHZ脉冲,经U202JK 触发器二分频变成50HZ方波,并驱动功率管Q201、 Q202交替导通,将直流 电压变成50HZ方波,再经变压器B201升压至220V方波,经端子C、 D输 出。其的U203用于把备用电池输出的14.4V电压变成5V电压,作为U201、 U202的工作电源。
图3中的U201是CMOS可程控分频器,其型号为5G8630。分频比在 1~30000内有57种可供选择,外接30KHZ晶振Y201 。 U201的第9脚输出频 率为30KHZ〜0.001HZ可控,稳定度优于30PPM。晶振Y201在2MHZ内均可 工作,本电路采用30KHZ振荡,在3、 4、 6脚接电压VDD(即高电位),2、 5、 7脚接VSS(即低电位),分频300次得100HZ输出。所有控制引脚均有保护电 阻,因此,可开路(悬空)使用。
图3中的U202是双JK触发器,其型号为74HC109,把JK端相连即成D 触发器,再将第9脚反馈至输入端,就成为二分频的T触发器。
Q201、 Q202是BD651大功率管,两管轮流导通,饱和电压降UCES-1V, 加上开关瞬间耗损,总的实际功耗约为P-UCES"C二3.33W,需加散热片。
输出变压器可用220V\2*12V的电源变压器,2^2V作为初级,原220V作为次级输出用。其中,Q201、 Q202到C205、 B201、以及电源的正、负端的连线要足够 粗(02MM以上)。三、 切换电路如图4所示,由图3中的变压器B201引出的交流电压经端子C、D引入, 市电(〜220V)与逆变电路输出的交流电通过继电器J301进行切换。当市电正常供电时,继电器线圈得电吸合,市电通过常开触点向ATX电 源电路供电。当市电掉电时,继电器线圈失电释放,常闭触点闭合,将逆变电路输出的 交流电即时送入ATX电源电路,保证不间断供电。图中的电容器C301用于 在切换时向ATX电源电路释放C301储存的电荷能量,以保证ATX电源的工 作不会因切换而中断。四、 ATX电源电路如图5所示,ATX电源电路可借鉴现在流行的两片式电源管理芯片实现 高可靠性设计。由切换电路所输出的交流电源经E、 F端子引入,经电感T1、 T5、及C1、 C2、 C3组成的滤波电路对电源尖峰进行滤波,保证供电的洁净。 D21〜D24组成的整流桥,由T滤去交流成分,C5、 C6组成均压电容,R2、 R3组成均压电阻,在均压电阻的中心处导出约300V的脉动电流送到T3,经 变压及次级多组绕组变为适合标准的电压,最后由分组整流、滤波电路得到 士12V、 士5V、 3.3V及5VSB等计算机工作所需的规定电压。ATX电源的辅助伺服电路采用双芯片TL494( IC1)及LM393(IC2)组成, 能完成适时供电、过流保护、过压保护、提供POWER GOOD信号、在电压 过低时切断供电回路等一系列功能。五、 智能模块电路如图6所示,220V交流市电经D1半波整流后,变为半波脉冲电流,其目的一方面是降低后面电路的电压压力,同时为后面的电路提供工作电压。经 Rl、 R2降压后,通过R3的负载电路使后边的电路形成稳定的工作电压。由Cl、 R7、 C2组成的"刀"型滤波器将R1、 R2降压后的脉冲电流进行滤波。 由R8、 C3组成的RC电路将前端输送来的电流进一步滤波,特别是对附加在 电路中的高频脉冲或瞬间出现的高电平进行过滤。使之变为适合光电隔离电路 需要的直流电。D2的作用是将电压稳定在光电隔离装置预设的允许范围内。图中的GD1是光电隔离开关。用与监测市电的供电正常与否,并向后级 发送判断信号。如市电正常,则光电管的前级(发光二极管)点亮,与之光电相隔离的后级 (光电三极管)会得到相应的光照,光电三极管导通,其基极负载电阻R4端有 一高电平,经R5、 R6组成的分压电路取得IC1需要的高电位电平送入IC1的 6脚,IC1就保持一种待机状态。当市电发生掉电时,GDI的初级发光二极管熄灭,次级的光电三极管失 去导通的必要条件而截止。R4端相应转换为低电平。IC1的6脚因低电平触 发。通过其第七脚向IC2发送执行命令。命令的输送形式为含有8位编码的数 字信号。IC2将接收到的信号变换成计算机可识别的约定代码,其代码类型是 含由IC1输送的8位编码的数字信号,并编译为符合INTER规定的RS232标 准数字信号。通过IC2的第13、 14脚送入计算机主板的9针串(COM) 口。 计算机主板收到IC2发来的指令信号后,通过软件的解析变为存盘、关机动作。 从而保证了计算机数据的安全。图6中的IC1的型号为MDT10P52, IC2的型 号为MAX-232。图6中,D4〜D7的输入来自计算机主板的9针串(COM) 口,由计算机 主板向其提供+12V或-12V的状态信号,经桥式整流后,再经C5、 C6滤波, 并经过稳压二极管D8,取得为IC1、 IC2及其它电路需要的稳定电压。由R5、 R6组成的分压电路取得的高电平直接送入逆变电路的控制端,逆 变电路根据收到的电平高低决定是否启动逆变动作。从而形成一种智能判断的 实际电路。

Claims (8)

1、一种智能三合一电脑电源,其中包括可将输入的市电交流转换为计算机所需工作电源的ATX电源电路,其特征在于,还包括逆变电路、备用电池、切换电路、充电电路和智能模块;其中, 所述充电电路可与市电交流连接,并与所述备用电池连接以对其进行充电;所述逆变电路与所述备用电池连接,可将输入的备用电池电压转换为与市电交流基本相同的电压后输出; 所述切换电路的一个输入端接所述逆变器的输出端,另一个输入端可接市电交流,所述切换电路的输出端连接到所述ATX电源电路的交流输入端;所述切换电路在市电交流正常时以市电交流作为其输出电压,在市电交流异常时以逆变电路所输入的电压作为其输出电压; 所述智能模块用于监测市电交流是否正常,并在市电交流异常时向所述逆变电路输出启动信号,同时向计算机主板输出保存数据、关机信号; 所述ATX电源电路、备用电池、切换电路、充电电路和智能模块被装在同一个标准电源壳体中。
2、 根据权利要求l所述的智能三合一电脑电源,其特征在于,所述充电 电路中,包括变压器B101和整流桥(D101-104);在所述整流桥的正输出端与 负输出端之间有四条支路,其中,第一支路中依次连接的是带抽头的电阻R103、电阻R102、三极管Q102 的集电极和发射极、以及电阻R104;三极管Q102的集电极还与三极管Q101 的集电极并联,三极管Q101的发射集连接到三极管Q102的基极;第二支路中依次连接的是三极管Q103的发射极和集电极、二极管D106、 电阻R106、带抽头的电阻R107、以及电阻R108;在二极管D106两端并联有 电阻105;电阻R107的抽头端连接到三极管Q101的基极;还接有与电阻R107、 R108并联的稳压二极管D107;第三支路中依次连接的是电阻R109、三极管Q104的发射极和集电极、以 及电阻R110;三极管Q104的发射极还连接到三极管Q103的基极;第四支路中依次连接的是三极管Q105的发射极和集电极,三极管Q105 的集电极还连接到三极管Q104的基极;三极管Q105的基极连接到电阻R103 的抽头端;所述整流桥的正输出端和三极管Q102的集电极分别为充电电源的正、负丄山顺。
3、 根据权利要求2所述的智能三合一电脑电源,其特征在于,在所述逆 变电路中,由CMOS可程控分频器U201与晶振Y201配合,用于产生准确的 100HZ脉冲;再由双JK触发器U202接成的二分频将10050HZ变成50HZ方 波,并驱动功率管Q201、 Q202交替导通,将输入的直流电压变成50HZ方波; 再经变压器B201升压至220V方波,经端子C、 D输出。
4、 根据权利要求3所述的智能三合一电脑电源,其特征在于,所述的切 换电路中包括继电器J301和储能电容C301;市电交流的两条输入线连接到继 电器线圈的两端,并接到继电器的一对常闭触点;逆变电路的两条输入线则连 接到继电器的一对常开触点;所述常开触点的另一端与常闭触点的另一端分别 并联后,经两条输出线连接到ATX电源电路的交流输入端,所述电容C301接 在所述两条输出线之间。
5、 根据权利要求1所述的智能三合一电脑电源,其特征在于,所述ATX 电源电路、智能模块、充电电路、逆变电路和切换电路设在两块或多块印刷电 路板上,并通过相应的导线相互连接。
6、 根据权利要求1所述的智能三合一电脑电源,其特征在于,所述ATX 电源电路、智能模块、充电电路、逆变电路和切换电路设在同一块印刷电路板 上。
7、 根据权利要求1-6中任一项所述的智能三合一电脑电源,其特征在于, 所述智能模块中包括:用于监测市电交流是否正常的监测电路,以及用于向所 述逆变电路输出启动信号,同时向计算机主板输出保存数据、关机信号的控制 电路;所述监测电路与控制电路之间通过光耦器件连接。
8、 根据权利要求7所述的智能三合一电脑电源,其特征在于, 所述监测电路中包括依次连接的整流电路、通过电阻分压方式降压的降压电路、滤波电路、以及稳压电路;所述稳压电路的输出端与所述光耦器件的前 级连接;所述控制电路中包括工作电源电路,所述光耦器件的一端与工作电源电路 的正极连接,另一端与电阻分压电路连接;所述分压电路向所述逆变电路输出 启动信号;所述控制电路中还包括与所述启动信号连接的保存数据、关机信号 产生电路,以及将所述保存数据、关机信号输出至计算机主板的接口电路。
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