CN201975829U - 具有整合型变压器的不断电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型是涉及一种具有整合型变压器的不断电系统，包括一涌浪消除及电磁干扰防制器、一充电器、一电池组及一功率级，其中，功率级包括一组功率开关、一整合型变压器及一控制器；该涌浪消除及电磁干扰防制器的输入端是和市电连接，其输出端则与功率级的整合型变压器连接，该充电器是和电池组连接，电池组又和功率级的功率开关连接；又前述整合型变压器包含一主侧，该主侧具有串接的一第一绕组及一第二绕组，第一及第二绕组又分别由一个以上的绕匝所组成，其中第一绕组是和功率开关连接，第二绕组则和一电源输出端连接；由于第一、第二绕组共享了部分绕匝，故可减少绕组圈数，进而达到缩小变压器体积和降低成本等目的。

Description

具有整合型变压器的不断电系统

技术领域

本实用新型是涉及一种不断电系统，特别是一种具有整合型变压器的不断电系统，该整合型变压器采用部分共享绕组，因而可减少绕组圈数，进而达缩小变压器体积和降低成本的目的。

背景技术

所谓的不断电系统(UPS，Uninterruptible Power Supply)主要是在市电异常(例如停电、电压偏高/偏低或出现涌浪电流)时，提供备份电源给用电设备，使用电设备的工作电源得以不间断，防止计算机、电信网络、交换机等重要的商业设备因市电中断而遗失数据或失去控制。

一种已知不断电系统的基本架构是如图6所示，其包括：

一涌浪消除及电磁干扰防制器81，具有一输入端及一输出端，其输入端是和市电(交流电源)连接；

一充电器82，具有一输入端及一输出端，其输入端是和涌浪消除及电磁干扰防制器81的输出端连接；

一电池组83，是和充电器82的输出端连接；

一全桥功率级84，包含四个功率开关G1～G4、一变压器T及一控制器(图中未示)；其中，变压器T具有一次侧绕组及二次侧绕组，该一次侧绕组是和两两成对的四组功率开关G1～G4连接，二次侧绕组具有两绕匝；

一自动调整电压回路85，具有两切换开关851，852，两切换开关851，852分别具有两接点及一共同端，且以两接点相连接，相连接的两接点又分别和变压器T二次侧绕组的两绕匝连接，又切换开关851的共同端是与输入切换开关串接后，再和涌浪消除及电磁干扰防制器81的输出端连接，另一切换开关852的共同端则和一电源输出端连接；

前述电源输出端是和用电设备连接，当市电正常供应时，除通过涌浪消除及电磁干扰防制器81、充电器82对电池组83充电外，也直接经由自动调整电压回路85送到用电设备；一旦市电中断或异常，则全桥功率级84的功率开关G1～G4在控制器驱动下，配合变压器T将电池组83的直流电源转换成交流电源传送给用电设备。另自动调整电压回路85也受控制器控制，在电池模式下可作升降压调整。

如前揭所述的功率级，目前都是采用隔离型变压器，隔离型变压器包括一次侧绕组和二次侧绕组，所谓隔离型是指一次侧绕组和二次侧绕组是完全绝缘地隔离，为确保一、二次侧绕组间的隔离状态，其二者间除确实绝缘外，还要保持一定的安全距离，加上一、二次侧绕组是各自独立的绕组，因此无法有效的缩小变压器的体积，而且因绕线匝数无法减少，也无法降低成本。

如图7所示，是另一种既有的不断电系统，其基本架构和前述不断电系统相同，不同处之一在于：其采用一种推挽式功率级86，该推挽式功率级86包括两功率开关G1，G2、一变压器T及一控制器(图中未示)，两功率开关G1，G2分别受控于该控制器，且分别和变压器T的一次侧绕组连接；另一不同处在于充电器82的输入端是和变压器T一次侧的辅助绕组连接，以取得充电用工作电源。

前述不断电系统的推挽式功率级86依然采用隔离型变压器，所以和采用全桥功率级的不断电系统存在相同的问题；另由于其变压器的一次侧绕组除两绕匝外，又进一步包含一辅助绕组，在绕组各自独立又要求确实绝缘隔离的状况下，自无法有效缩小体积及降低成本。

发明内容

因此本实用新型主要目的在提供一种具有整合型变压器的不断电系统，由于整合型变压器中采用部分共享绕组设计，因而可减少绕组圈数，又无须因隔离而加大空间，故可有效缩小体积及降低成本。

为达成前述目的采取的主要技术手段是令前述不断电系统包括：

一涌浪消除及电磁干扰防制器，具有一输入端及一输出端，其输入端是和市电连接；

一充电器，具有一输入端及一输出端，其输入端是连接电源；

一电池组，是和充电器的输出端连接；

一功率级，包含一组功率开关、一整合型变压器及一控制器；该功率开关受控制器控制驱动，该整合型变压器包含一主侧，该主侧具有串接的一第一绕组及一第二绕组，第一及第二绕组又分别由一个以上的绕匝所组成，其中第一绕组是和功率开关连接，第二绕组是和一电源输出端连接；

前述不断电系统的第一绕组是负责执行传统隔离型变压器的一次侧绕组功能，第二绕组则是负责执行传统隔离型变压器的二次侧绕组功能，然而本实用新型的第一、第二绕组是直接耦合，其间不需要空间作绝缘隔离，因此可缩小体积，又第一、第二绕组共享了部分绕匝，所以可减少绕组圈数，从而达到缩小变压器体积和降低成本等目的。

附图说明

图1为本实用新型第一较佳实施例的电路图。

图2为本实用新型第二较佳实施例的电路图。

图3为本实用新型第三较佳实施例的电路图。

图4为本实用新型第四较佳实施例的电路图。

图5为本实用新型第五较佳实施例的电路图。

图6为一种既有不断电系统的电路图。

图7为又一种既有不断电系统的电路图。

具体实施方式

以下配合图式及本实用新型的较佳实施例，进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段。

关于本实用新型的第一较佳实施例，请参考图1所示，其包括：

一涌浪消除及电磁干扰防制器11，具有一输入端及一输出端，其输入端是和市电连接，在本实施例中，涌浪消除及电磁干扰防制器11的输出端分别通过两输入端开关111，112和一电源输出端连接；

一充电器12，具有一输入端及一输出端，其输入端是连接电源，在本实施例中是和涌浪消除及电磁干扰防制器11的输出端连接；

一电池组13，是和充电器12的输出端连接，以便由充电器12转换输出的直流电源对电池组13充电；

一全桥功率级14，包含四个功率开关G1～G4、一整合型变压器20及一控制器(图中未示)；前述各功率开关G1～G4也可以分别由一功率开关组构成，每一功率开关组是由两个以上的功率开关并联构成；各功率开关G1～G4是以栅极分别和控制器的输出端连接，进而受控制器控制驱动，该整合型变压器20包含一主侧，该主侧具有串接的两个绕匝201，202，该等绕匝201，202分别具有一第一端及一第二端，其中绕匝202的第一端是和另一绕匝201的第二端连接，又绕匝201的第一端、第二端分别和前述功率开关G1～G4连接，以构成一第一绕组21，又绕匝201的第一端和另一绕匝202的第二端分别和两输入端开关111，112连接；两绕匝201，202将共同构成一第二绕组22。

在前述架构下，当市电正常时，两输入端开关111，112是让电源输出端直接连接涌浪消除及电磁干扰防制器11的输出端连接，市电通过涌浪消除及电磁干扰防制器11直接供电给和电源输出端连接的用电设备，也同时经由充电器12对电池组13充电；当市电中断，两输入端开关111，112切换让电源输出端改和全桥功率级14连接，此时电池组13将输出直流电源通过全桥功率级14的转换，输出交流电源给电源输出端上的用电设备。必须特别一提的是：整合型变压器20主侧的第一绕组21是担任传统隔离型变压器一次侧绕组的工作，第二绕组22则是担任传统隔离型变压器二次侧绕组的工作，利用前述的线路构造，第二绕组22将共享第一绕组21的绕匝201，因此第二绕组22可减少原始的绕匝圈数。

又请参考图2所示，是本实用新型的第二较佳实施例，和前一实施例不同处在于：该整合型变压器20是以绕匝202的第一、第二端分别和功率开关G1～G4连接，以构成第一绕组21，绕组201，202构成第二绕组22，同样的，第二绕组22仍共享了第一绕组21的绕匝202。

请参考图3所示，是本实用新型的第三较佳实施例，和前述第一、第二实施例不同处在于：整合型变压器20的主侧具有三个绕匝201，202，203，各绕匝201，202，203分具第一端及第二端；另进一步加入一自动电压调整回路(AVR)15，该自动电压调整回路15具有一第一切换开关151及一第二切换开关152，该第一及第二切换开关151，152分别具有两接点及一共同端，且以两接点相连接，又第一切换开关151的共同端是与输入切换开关111串接后，再和涌浪消除及电磁干扰防制器11的输出端连接，第二切换开关152的共同端则和电源输出端连接；又整合型变压器20是以绕匝201的第一、第二端分别和功率开关G1～G4连接以构成第一绕组21，又以绕匝201的第一端及绕匝202的第二端分别和第一、第二切换开关151，152的两接点连接，而由绕匝201～203构成第二绕组22。

当前述不断电系统利用自动电压调整回路(AVR)15作升压调整时，第一切换开关151的接点是和绕匝203第一端连接，第二切换开关152的接点是和绕匝201第一端连接，当第二绕组22感应输出电压时，是共享第一绕组21的绕匝201；反之，若作降压调整时，第一切换开关151的接点是和绕匝201第一端连接，第二切换开关152的接点是和绕匝203第一端连接，则第二绕组22只由绕匝203感应输出电压，而作降压调整。

前述第一至第三实施例中的充电器12，除可将输入端接至涌浪消除及电磁干扰防制器11的输出端外，其输入电源也可来自整合型变压器40的辅助绕组(参考图5)。

请参考图4所示，是本实用新型第四较佳实施例，其包括：

一涌浪消除及电磁干扰防制器31，具有一输入端及一输出端，其输入端是和市电连接，在本实施例中，涌浪消除及电磁干扰防制器31的输出端分别通过两输入端开关311，312和一电源输出端连接；

一充电器32，具有一输入端及一输出端，其输入端是和涌浪消除及电磁干扰防制器31的输出端连接；

一电池组33，是和充电器32的输出端连接，以便由充电器32转换输出的直流电源对电池组33充电；

一推挽式功率级34，包含两功率开关G1，G2、一整合型变压器40及一控制器(图中未示)；两功率开关G1，G2仍可分别由一功率开关组构成，每一功率开关组分别由两个以上功率开关并联构成，以提高电流容量。再者，前述两功率开关G1，G2是以栅极分别和控制器的输出端连接，进而受控制器控制驱动，该整合型变压器40包含一主侧，该主侧具有串接的三个绕匝401～403，各绕匝401～403分别具有一第一端及一第二端，其中绕匝402的第一端、第二端分别和绕匝401的第二端、绕匝403的第

一端连接，又绕匝401第一端、绕匝402第二端分别和功率开关G1、G2连接，以构成一第一绕组41，再者，绕匝401的第一端和绕匝403的第二端分别通过两输入端开关311，312和电源输出端连接，而由三个绕匝401～403将共同构成一第二绕组42，当第二绕组42感应输出时，其共享了第一绕组41的绕匝401，402。

本实用新型的整合型变压器40亦可以绕匝402的第一端、绕匝403第二端分别和功率开关组G1～G2连接，以构成第一绕组41，绕组401，402，403仍构成第二绕组42，同样的，第二绕组42仍共享了第一绕组41的绕匝402，403。

本实施例中的充电器32，除可将输入端接至涌浪消除及电磁干扰防制器11的输出端外，其输入电源也可来自整合型变压器40的辅助绕组(参考图5)。

请参考图5所示，为本实用新型的第五较佳实施例，其基本架构和第四较佳实施例大致相同，不同处在于：进一步加入一自动电压调整回路35，且整合型变压器40的主侧具有四个相互串接的绕匝401～404；其中，该自动电压调整回路35具有一第一切换开关351及一第二切换开关352，该第一及第二切换开关351，352分别具有两接点及一共同端，且以两接点相连接，又第一切换开关351的共同端是与输入切换开关311串接后，再和涌浪消除及电磁干扰防制器31的输出端连接，第二切换开关352的共同端则和电源输出端连接；又整合型变压器40仍是以绕匝401的第一端及绕匝402的第二端分别和功率开关组G1，G2连接以构成第一绕组41，又以绕匝401的第一端及绕匝403的第二端分别和第一、第二切换开关351，352的两接点连接，而由绕匝401～404共同构成第二绕组42。

在电池模式下，若自动电压调整回路35为升压转换时(绕匝401第一端和第二切换开关352的接点连接，绕匝404第一端和第一切换开关351的接点连接)，而第二绕组42感应输出时，是所有绕匝401～404全部感应输出电压，因此是共享了第一绕组41的绕匝401，402。

与第四实施例另一不同处在于：本实施例中的充电器32，可如图4将输入端接至涌浪消除及电磁干扰防制器31的输出端外，充电器32的输入电源也可来自整合型变压器40的辅助绕组43，主要是使整合型变压器40进一步包括一和主侧作绝缘隔离的副侧，该副侧具有一辅助绕组43，该辅助绕组43是和充电器32的输入端连接。尽管整合型变压器40在副侧加入了和主侧作绝缘隔离的辅助绕组43，但因主侧的第二绕组42共享了第一绕组41的绕匝401，402，还是大幅减少绕组的圈数，而可有效缩小体积及降低成本。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (11)

1.一种具有整合型变压器的不断电系统，其特征在于包括：

一涌浪消除及电磁干扰防制器，具有一输入端及一输出端，其输入端是和市电连接；

一充电器，具有一输入端及一输出端，其输入端是连接电源；

一电池组，是和充电器的输出端连接；

一功率级，包含一组功率开关、一整合型变压器及一控制器；该功率开关受控制器控制驱动，该整合型变压器包含一主侧，该主侧具有串接的一第一绕组及一第二绕组，第一及第二绕组又分别由一个以上的绕匝所组成，其中第一绕组是和功率开关连接，第二绕组是和一电源输出端连接。

2.根据权利要求1所述具有整合型变压器的不断电系统，其特征在于：该功率级为一全桥功率级，且包含四个功率开关；各功率开关是以栅极分别和控制器的输出端连接，该整合型变压器的主侧具有两绕匝(201)(202)，两绕匝(201)(202)分别具有一第一端及一第二端，其中一绕匝(201)的第二端是和另一绕匝(202)的第一端连接，又绕匝(201)的第一端、第二端分别和前述功率开关连接，以构成一第一绕组，又绕匝(201)的第一端和另一绕匝(202)的第二端分别和电源输出端连接；而由两绕匝(201)(202)共同构成一第二绕组。

3.根据权利要求1所述具有整合型变压器的不断电系统，其特征在于：该功率级为一全桥功率级，且包含四个功率开关；各功率开关是以栅极分别和控制器的输出端连接，该整合型变压器的主侧具有三绕匝(201)(202)(203)，各绕匝(201)(202)(203)分别具有一第一端及一第二端，其中一绕匝(202)的第一端、第二端是分别和绕匝(201)的第二端和绕组(203)的第一端连接，又绕匝(201)的第一端、第二端分别和前述功率开关连接，以构成一第一绕组，而绕匝(201)的第一端和绕匝(202)的第二端分别和一自动电压调整回路连接；

该自动电压调整回路具有一第一切换开关及一第二切换开关，该第一及第二切换开关分别具有两接点及一共同端，且以两接点相连接，又第一切换开关的共同端是与输入切换开关串接后，再和涌浪消除及电磁干扰防制器的输出端连接，第二切换开关的共同端则和电源输出端连接；而第一、第二切换开关相连接的接点是分别和绕匝(201)的第一端和绕匝(202)的第二端连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述具有整合型变压器的不断电系统，其特征在于：该充电器的输入端是和涌浪消除及电磁干扰防制器的输出端连接；

该涌浪消除及电磁干扰防制器的输出端又通过两输入端开关和电源输出端连接。

5.根据权利要求1至3中任一项所述具有整合型变压器的不断电系统，其特征在于：该整合型变压器进一步包括一和主侧作绝缘隔离的副侧，该副侧具有一辅助绕组，该辅助绕组是和充电器的输入端连接。

6.根据权利要求2或3所述具有整合型变压器的不断电系统，该功率级的各个功率开关可分别由一功率开关组构成，每一功率开关组分别由两个以上的功率开关并联构成。

7.根据权利要求1所述具有整合型变压器的不断电系统，其特征在于：该功率级为一推挽式功率级，且包含两功率开关；两功率开关是以栅极分别和控制器的输出端连接，该整合型变压器的主侧具有三绕匝(401)(402)(403)，三绕匝(401)(402)(403)分别具有一第一端及一第二端且相互串接，又绕匝(401)的第一端、绕匝(402)第二端分别和前述功率开关连接，以构成一第一绕组，又绕匝(401)的第一端和绕匝(403)的第二端分别和电源输出端连接；而由绕匝(401)(402)(403)共同构成一第二绕组。

8.根据权利要求1所述具有整合型变压器的不断电系统，其特征在于：该功率级为一推挽式功率级，且包含两功率开关；两功率开关是以栅极分别和控制器的输出端连接，该整合型变压器的主侧具有四绕匝(401)(402)(403)(404)，四绕匝(401)(402)(403)(404)分别具有一第一端及一第二端且相互串接，又绕匝(401)的第一端、绕匝(402)第二端分别和前述功率开关连接，以构成一第一绕组，又绕匝(401)的第一端和绕匝(404)的第二端分别和电源输出端连接；而由绕匝(401)(402)(403)(404)共同构成一第二绕组，而绕匝(401)的第一端和绕匝(403)的第二端分别和一自动电压调整回路连接；

该自动电压调整回路具有一第一切换开关及一第二切换开关，该第一及第二切换开关分别具有两接点及一共同端，且以两接点相连接，又第一切换开关的共同端是与输入切换开关串接后，再和涌浪消除及电磁干扰防制器的输出端连接，第二切换开关的共同端则和电源输出端连接；而第一、第二切换开关相连接的接点是分别和绕匝(401)的第一端和绕匝(403)的第二端连接。

9.根据权利要求7或8所述具有整合型变压器的不断电系统，其特征在于：该整合型变压器进一步具有一副侧，该副侧具有一辅助绕组，该辅助绕组是和充电器的输入端连接。

10.根据权利要求7或8所述具有整合型变压器的不断电系统，其特征在于：该充电器的输入端是和涌浪消除及电磁干扰防制器的输出端连接；该涌浪消除及电磁干扰防制器的输出端是通过两输入端开关和电源输出端连接。

11.根据权利要求7或8所述具有整合型变压器的不断电系统，该功率级的各个功率开关可分别由一功率开关组构成，每一功率开关组分别由两个以上的功率开关并联构成。

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