CN205195389U - 不间断电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种不间断电源，其特征在于，包括：蓄电池，用于储存电能并对外输出电能；电池管理电路，所述电池管理电路用于控制蓄电池的充电和放电；交流/直流电转换电路，所述交流/直流电转换电路用于接收交流电压并将交流电转换为直流电后输出给蓄电池充电；其特征在于，还包括直流电输出电路，用于将蓄电池的直流电压向外输出；所述直流电输出电路与所述电池管理电路相连，所述电池管理电路用于控制直流电输出电路工作。本实用新型提供的不间断电源，同时本实用新型还具有交流、直流输出双项电力供应功能。在使用带USB？Type-C接口的用电设备时省却了由逆变器先将蓄电池电压转变为交流电后再经用电设备的电源适配器转为相应使用电压的步骤，提高了电能利用率、系统的运行效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及不间断电源。
背景技术
UPS(不间断电源)是为了防止电网断电、实现不间断供电而设置的，是将蓄电池与主机逆变器等相连，实现直流电转换为交流电的系统设备。用于为医疗设备、计算机网络系统、通信基站系统、电力电子设备提供稳定、不间断的电力供应。UPS具有的三大功能为：稳压、滤波、不间断，在电网有电力供应时具有稳压和滤波的作用，以消除或减弱外部电网对用电设备的干扰，保证设备的正常稳定运转。在电网断电时，它可以通过内部的反应机制电路实现零延时的电源供应切换，通过内部蓄电池提供的直流电转化为完美的交流电供用电设备使用，确保用电设备在感觉不到任何变化的同时持续运转，真正实现了用电设备的不间断运行。
随着用电器设备的智能化，其内部多采用低压直流电作为电源供应，使用时需要使用电源适配器将电网电压转换为内部可以使用的直流电电压。因此，为采用直流电的用电设备配备现有的UPS电源具有以下几个方面的技术缺陷：
1、能源输入单一，只能通过交流电补充内部蓄电池的电力。
2、内部必须具有DC/AC逆变功能，将直流电转换为所需要的特定电压的交流电。
3、内部组件多，降低了电源的整体使用效率。
实用新型内容
本实用新型的目的之一是为了克服现有技术中的不足，提供一种既可以输出交流电、又可以输出直流电的不间断电源。
为实现以上目的，通过以下技术方案实现：
不间断电源，其特征在于，包括：
蓄电池，用于储存电能并对外输出电能；
电池管理电路，所述电池管理电路用于控制蓄电池的充电和放电；
交流/直流电转换电路，所述交流/直流电转换电路用于接收交流电压并将交流电转换为直流电后输出给蓄电池充电；
其特征在于，还包括直流电输出电路，用于将蓄电池的直流电压向外输出；所述直流电输出电路与所述电池管理电路相连，所述电池管理电路用于控制直流电输出电路工作。
根据本实用新型优选的实施例，所述直流电输出电路包括DC/DC斩波电路和直流电输出接口电路；所述DC/DC斩波电路将来自所述蓄电池的直流电压处理后输送至所述直流电输出接口电路，并由所述直流电输出接口电路输出。
根据本实用新型优选的实施例，所述直流电输出接口电路为USBType-C接口电路。
根据本实用新型优选的实施例，还包括直流电输出接口；所述直流电输出接口用于与对配连接器连接，将来自所述直流电输出接口电路的直流电压向外输出。
根据本实用新型优选的实施例，所述直流电输出接口为USBType-C接口。
根据本实用新型优选的实施例，USBType-C接口电路具有控制芯片，所述控制芯片控制直流电输出电路的开和关、实时监测输出电路的电压与电流状态并控制输出电路中电流的大小。
根据本实用新型优选的实施例，USBType-C接口电路包括场效应管，所述场效应管设置在所述DC/DC斩波电路与所述USBType-C接口的电连接电路上。
根据本实用新型优选的实施例，所述控制芯片通过控制所述场效应管控制所述直流电输出电路的开和关。
根据本实用新型优选的实施例，还包括主控模块，所述主控模块用于控制所述电池管理电路及所述直流电输出电路、所述交流/直流电转换电路工作。
根据本实用新型优选的实施例，还包括交流电输出电路；所述交流电输出电路通过所述电池管理电路与所述蓄电池相连，所述主控模块通过所述电池管理电路控制所述交流电输出电路工作。
本实用新型提供的不间断电源，同时本实用新型还具有交流、直流输出双项电力供应功能。在使用带USBType-C接口的用电设备时省却了由逆变器先将蓄电池电压转变为交流电后再经用电设备的电源适配器转为相应使用电压的步骤，提高了电能利用率、系统的运行效率。在某些应用场合，本实用新型中的不间断电源可以省去内部逆变器部分的电子电路，实现了逆变转换电路的可裁剪，简化了不间断电源的内部结构，降低了不间断电源的成本，使得该不间断电源更具有竞争力。
附图说明
图1为本实用新型中的不间断电源的功能框图。
图2为本实用新型中的直流电输入输出电路原理图。
图3为本实用新型中的主设备与从设备配合关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细的描述：
如图1所示，不间断电源200，用于将市电供电设备1提供的交流电输向用电设备300。用电设备300为直流电驱动的设备。用电设备300内设或外设有电源适配器301，电源适配器301将交流电转换为直流电后为用电设备300供电。根据本实用新型的不间断电源200，其设置市电输入接口201，与市电输入接口201相连的静态开关202，以及与静态开关202相连的交流电输出接口203。电源适配器301与交流电输出接口203电连接。市电供电设备1通过市电输入接口201、静态开关202以及交流电输出接口203为电源适配器301提供交流电。
本实施例所述的不间断电源200，还设置有蓄电池和电池管理电路210。在如图所示的优选示例中，蓄电池数目为多个，组成电池组220工作。电池管理电路210用于管理电池组220中的各个蓄电池的工作。根据本实用新型的不间断电源200，其还包括主控模块260及人机界面205，主控模块260与电池管理电路210通信连接，并通过通信电路204与人机界面205通信。操作人员可利用人机界面205对主控模块260输入控制指令，并由主控模块260通过电池管理电路210控制电池组220的工作。主控模块260可将从电池管理电路210收集到的电池组220的状态信息通过人机界面205显示给操作人员。根据本实用新型中的不间断电源，其还包括检测电路以及检测装置(图中未示出)用于检测电池组220或者其中的某一个或某几个蓄电池的工作状态或者工作环境，并将检测结果通过电池管理电路210输送至主控模块260，由主控模块260通过人机界面205显示，或者由主控模块260根据设定的规则控制电池组220或者其中的某一个或某几个蓄电池的工作，比如使某个蓄电池停止工作或者改变工作状态。
根据本实用新型的不间断电源200，市电输入接口201通过AC/DC整流滤波电路211、电池管理电路210与电池组220电连接。AC/DC整流滤波电路212用于将交流电市电转换为直流电、并经过整流、滤波后输送至电池组220充电。根据本实用新型的不间断电源，电池组220通过DC/AC逆变电路213和隔离滤波电路214与STS静态开关202电连接。DC/AC逆变电路213和隔离滤波电路模块204用于将电池组220中的直流电压转换为交流电压，并隔离滤波处理后经STS静态开关202提供给电源适配器301。主控模块260控制电池组220在何时输出交流电。比如，在市电停电时，市电无法为电源适配器301供电，主控模块260可以根据市电输电电路的状态判断市电是否正常供电，并在检测到市电供电电路无法为电源适配器301供电时，控制电池组220为电源适配器301供电。
本实施例中的不间断电源200还包括直流电输出电路250。直流电输出电路250与电池管理电路210相连，用于将电池组220以直流电输出。根据本实用新型的优选实施例，直流电输出电路250包括DC/DC斩波电路251和USBType-C接口电路232。电池组220同电池管理电路210、DC/DC斩波电路251、USBType-C接口电路232及USBType-C接口233与直流负载303相连。DC/DC斩波电路251用于将来自电池组220的电流转换后，经USBType-C接口电路232、USBType-C接口输出至直流负载303。
如图3所示，带有USBType-C接口的设备分为三种，一种是仅可以做主设备；第二种是仅可以做从设备；第三种是既可以做主设备也可以做从设备。通过USBType-C接口输出电能的设备为主设备，通过USBType-C接口输入电能的设备为从设备。既可以做主设备也可以做从设备的设备既具有功率输出功能也具有功率输入功能。电源适配器是仅可以做主设备的设备，其只能输出功率不能输入功率。仅可以做从设备的设备仅具有功率输入功能。仅可以做主设备的设备与可以做从设备的设备连接后可以实现功率传输功能。仅可以做主设备的设备与仅可以做主设备的设备连接后无法实现数据传输与功率传输功能；仅可以做从设备的设备与仅可以做从设备的设备连接后也无法实现数据传输与功率传输功能。本实施实例中的不间断电源200仅可以做主设备，即USBType-C接口仅具有输出电能的功能，并不具有输人电能的功能。
与本实用新型中的不间断电源相连的外部直流电源302也设置有USBType-C接口电路，两者通过USBType-C线缆连接。外部设备与本实用新型所述不间断电源200通过USBType-C线缆连接时，外部设备的USBType-C接口电路和不间断电源200会通过内部检测电阻确定自己的主从角色。主设备与从设备内的USBType-C接口控制芯片会通过CC(CC1和CC2)信号线进行数据沟通确定从设备的相关设备信息，主设备按照从设备的信息提供相应的电能。当本实施例中的不间断电源与仅可以做从设备如平板电脑、手机等消费电子产品，或仅可以做主设备的设备如电源适配器连接后，双方分别会通过内部的检测电阻与信号控制线CC识别后确定自己的角色。信号线CC1和信号线CC2其中一个如果检测到检测电阻，则转变为VCONN，另一个做配置信号线使用。本实施例所述的不间断电源200在与仅可以做从设备的直流负载303连接时，会通过内部的检测电阻识别并主动扮演主设备。
当使用USBType-C线缆将本实用新型所述不间断电源200与直流负载303相连接时，USBType-C接口控制芯片会通过内部的检测电阻判断将直流负载303作为从设备，并将不间断电源200作为主设备。然后通过CC信号线进行数据沟通确定直流负载303的相关设备信息，电池组220向其提供相应的电能。本实用新型所述不间断电源200内部的USBType-C接口控制芯片U1通过控制DC/DC斩波转换电路251，使得电池组220工作在直流电能输出模式。同时设备内部的USBType-C接口电路232的控制芯片U1的VBUS_VMON管脚会实时监测VBUS信号线上的电压，当电压过高时采取相应的异常处理，防止设备因电压过高而损坏。
如图2所示的优选示例中，DC/DC斩波电路的直流电输出电路(Output)设置有场效应管(NFET或PFET)。USBType-C接口控制芯片U1通过控制场效应管控制直流电输出电路(Output)的开和关。
在如图1所示的优选示例中，本实用新型中的不间断电源200具有市电输出、交流电转换为直流电为电池组充电、通过电池组交流电输出、直流电输出四种功能。以下分别予以说明。
市电交流电输出功能：市电供电设备100通过市电输入接口201与不间断电源200电连接。市电供电接口201、STS静态开关202及交流电输出接口203组成市电输出电路。电源适配器301与交流电输出接口203连接，可对其输送交流电。
交流电转换为直流电充电功能:电池组220通过电池管理电路210、AC/DC整流滤波电路211与市电输入接口201连接。交流市电通过AC/DC整流滤波电路211将交流电转换为直流电、滤波后通过电池管理电路210供给电池组220充电。当有市电输入时，电池管理电路210可控制市电为电池组220充电。
直流电转换为交流电输出功能：电池组220通过电池管理电路210、DC/AC逆变电路213、隔离滤波电路204、STS静态开关202与交流电输出接口203相连。电池管理电路210通过检测STS静态开关202的状态可以得到市电供电状态信息。当市电断电时，电池管理电路210通过DC/AC逆变电路213、隔离滤波电路204、STS静态开关202将电池组220的直流电转换为交流电输出。
直流电输出功能：电池组220通过电池管理电路210、DC/DC双向斩波转换电路231、USBType-C接口电路232、USBType-C接口233与直流负载303相连。直流负载303仅作为从设备。USBType-C接口电路232的控制芯片U1与直流负载303的USBType-C接口电路的控制芯片通过信息沟通，确定本发明的新型不间断电源200作为主设备。控制芯片U1打开直流电输出电路(Output)。电池组220通过DC/DC双向斩波电路231、USBType-C接口电路232、USBType-C接口233为直流负载303供电。
本实用新型可以通过电池管理电路210控制电池组220的充电、放电。电池管理电路210可以控制是将电池组220的直流电转换为交流电通过交流电输出接口203输出，还是USBType-C接口输出直流电，或者是通过交流电输出接口203输出交流电的同时，通过Type-C接口输出直流电。
本实用新型中的实施例仅用于对本实用新型进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.不间断电源，其特征在于，包括：
蓄电池，用于储存电能并对外输出电能；
电池管理电路，所述电池管理电路用于控制蓄电池的充电和放电；
交流/直流电转换电路，所述交流/直流电转换电路用于接收交流电压并将交流电转换为直流电后输出给蓄电池充电；
其特征在于，还包括直流电输出电路，用于将蓄电池的直流电压向外输出；所述直流电输出电路与所述电池管理电路相连，所述电池管理电路用于控制直流电输出电路工作。
2.根据权利要求1所述的不间断电源，其特征在于，所述直流电输出电路包括DC/DC斩波电路和直流电输出接口电路；所述DC/DC斩波电路将来自所述蓄电池的直流电压处理后输送至所述直流电输出接口电路，并由所述直流电输出接口电路输出。
3.根据权利要求2所述的不间断电源，其特征在于，所述直流电输出接口电路为USBType-C接口电路。
4.根据权利要求2或3所述的不间断电源，其特征在于，还包括直流电输出接口；所述直流电输出接口用于与对配连接器连接，将来自所述直流电输出接口电路的直流电压向外输出。
5.根据权利要求4所述的不间断电源，其特征在于，所述直流电输出接口为USBType-C接口。
6.根据权利要求3所述的不间断电源，其特征在于，USBType-C接口电路具有控制芯片，所述控制芯片控制直流电输出电路的开和关、实时监测输出电路的电压与电流状态并控制输出电路中电流的大小。
7.根据权利要求6所述的不间断电源，其特征在于，USBType-C接口电路包括场效应管，所述场效应管设置在所述DC/DC斩波电路与所述USBType-C接口的电连接电路上。
8.根据权利要求7所述的不间断电源，其特征在于，所述控制芯片通过控制所述场效应管控制所述直流电输出电路的开和关。
9.根据权利要求1所述的不间断电源，其特征在于，还包括主控模块，所述主控模块用于控制所述电池管理电路及所述直流电输出电路、所述交流/直流电转换电路工作。
10.根据权利要求9所述的不间断电源，其特征在于，还包括交流电输出电路；所述交流电输出电路通过所述电池管理电路与所述蓄电池相连，所述主控模块通过所述电池管理电路控制所述交流电输出电路工作。
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|---|---|---|---|---|
| CN108415865A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-08-17 | 广东欧珀移动通信有限公司 | 接口电路以及电子装置 |
| CN112398318A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-02-23 | 星展测控科技股份有限公司 | 电源控制装置及动中通设备 |
| CN114899936A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-08-12 | 华为数字能源技术有限公司 | 一种配电电路、控制配电电路供电的方法和供电系统 |
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