CN210806817U - 一种ups充电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及UPS电源技术领域，公开了一种充电电流稳定且安全的UPS充电电路，具备：振荡电路，振荡电路的输入端耦接于电源电路输出端，其用于产生并输出脉冲信号；至少一个偏置电路，偏置电路的信号输入端耦接于振荡电路的信号输出端，其用于接收脉冲信号；至少一个触发电路，触发电路的控制端与偏置电路的输出端连接，触发电路的输出端与蓄电池的正极连接；当振荡电路输出的脉冲信号为正时，脉冲信号驱动触发电路导通，以对蓄电池充电。

Description

一种UPS充电电路

技术领域

本实用新型涉及UPS电源技术领域，更具体地说，涉及一种UPS充电电路。

背景技术

UPS(Uninterrupted Power Supply-不间断电源)是将蓄电池与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。目前，一般UPS采用恒流恒压式充电，充电电路对蓄电池进行充电时，由于开始的充电电流大于允许的充电电流，长时间使用时，对蓄电池的损害较大。

因此，提供一种充电电流稳定且能够满足UPS电源需求的电路成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述恒流恒压式充电电路对蓄电池损害较大的缺陷，提供一种充电电流稳定且安全的UPS充电电路。

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UPS充电电路，具备：

振荡电路，所述振荡电路的输入端耦接于电源电路输出端，其用于产生并输出脉冲信号；

至少一个偏置电路，所述偏置电路的信号输入端耦接于所述振荡电路的信号输出端，其用于接收所述脉冲信号；

至少一个触发电路，所述触发电路的控制端与所述偏置电路的输出端连接，所述触发电路的输出端与蓄电池的正极连接；

当所述振荡电路输出的所述脉冲信号为正时，所述脉冲信号驱动所述触发电路导通，以对所述蓄电池充电。

在一些实施例中，所述触发电路包括第一触发电路及第二触发电路，所述偏置电路包括第一偏置电路及第二偏置电路，

所述第一触发电路的控制端与所述第一偏置电路的输出端连接，所述第一触发电路的输出端与蓄电池的正极连接，

所述第二触发电路的输入端与所述电源电路输出端连接，

所述第二触发电路的控制端耦接于所述第二偏置电路的输出端。

在一些实施例中，所述振荡电路的信号输出端耦接于所述第一触发电路的控制端。

在一些实施例中，所述振荡电路包括控制器、第一电阻、第二电阻及第四电容，

所述控制器的输入端通过所述第一电阻与所述电源电路输出端连接，

所述控制器的低触发端与所述第二电阻及所述第四电容的一端共同连接；

所述控制器的输出端与所述第一偏置电路的输入端连接。

在一些实施例中，所述第一触发电路包括第一可控硅及第二可控硅，

所述第一偏置电路包括第一三极管及第二三极管，

所述第一可控硅的阳极与所述电源输出端连接，所述第一可控硅的阴极与所述蓄电池的阳极及所述第二可控硅的阳极共同连接，

所述第一三极管的基极及所述第一可控硅的控制极分别与所述控制器的输出端连接，

所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接，

所述第一三极管的发射极及所述第二三极管的发射极分别与所述控制器的高触发端连接。

在一些实施例中，所述第二触发电路包括第六三极管及第三可控硅，

所述第六三极管的集电极与所述电源输入端连接，

所述第六三极管的基极与所述第三可控硅的阳极连接，

所述第六三极管的发射极与所述第一电阻的一端连接，

所述第三可控硅的阴极与所述控制器的高触发端连接。

在一些实施例中，还包括自停测控电路，所述自停测控电路设有第一信号输入端、第二信号输入端及信号输出端，

所述自停测控电路的第一信号输入端耦接于所述第二偏置电路的输出端，

所述自停测控电路的第二信号输入端耦接于所述蓄电池的阳极，

所述自停测控电路的信号输出端与所述第二偏置电路的控制端连接。

在本实用新型所述的UPS充电电路中，包括振荡电路，振荡电路的输入端耦接于电源电路输出端，其用于产生并输出脉冲信号；偏置电路，偏置电路的信号输入端耦接于振荡电路的信号输出端，其用于接收脉冲信号；触发电路，触发电路的输入端与偏置电路的输出端连接，触发电路的输出端与蓄电池的正极连接；当振荡电路输出的脉冲信号为正时，脉冲信号驱动触发电路导通，以对蓄电池充电。与现有技术相比，通过振荡电路输出脉冲信号进行控制触发电路导通从而对蓄电池进行充电，以避免蓄电池因突然接入电网产生波动而对蓄电池造成损害，进而提高UPS电源运行的稳定性及安全性。

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1a是本实用新型提供的UPS充电电路一实施例的部分电路图；

图1b是本实用新型提供的UPS充电电路另一实施例的部分电路图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

图1a是本实用新型提供的UPS充电电路一实施例的部分电路图；图1b是本实用新型提供的UPS充电电路另一实施例的部分电路图。如图1a及图1b所示，在本实用新型的UPS充电电路第一实施例中，UPS充电电路100主要包括振荡电路101、至少一个偏置电路(102、104)、至少一个触发电路(103、105)及自停测控电路106。

振荡电路101能够产生重复的脉冲信号(正弦波或方波)，其能将直流电转换为具有一定频率交流电信号输出的电路。

偏置电路(102、104)用于为三极管提供正常的工作点，使三极管工作于线性放大状态。

触发电路(103、105)具有一些稳态的或非稳态的电路，其中至少有一个是稳态的，并其设计为在施加一个适当的脉冲信号时，即能启动所需的转变。

自停测控电路106用于检测蓄电池的充电电压，当充电电压大于预设值时，立即翻转输出停止充电的高电平，以保证蓄电池充电的安全性。

具体地，振荡电路101的输入端通过变压器T(对应次级绕组n3)及整流桥D2与电源电路(220V)的输出端连接，220V电源经变压器T降压及整流桥D2整流后，再输入振荡电路101的电源输入端，将输入的直流电转换为具有一定频率的脉冲信号，并将该脉冲信号输出至偏置电路102。

偏置电路102的信号输入端耦接于振荡电路101的信号输出端，其用于接收脉冲信号。

触发电路103的控制端与偏置电路102的输出端连接，偏置电路102将振荡电路101输出的脉冲信号加到触发电路103的控制端。

其中，触发电路103的输入端变压器T(对应次级绕组n2)及整流桥D1与电源电路(220V电压源)的输出端连接，触发电路103的输出端与蓄电池Ub的正极连接。

具体地，当振荡电路101输出的脉冲信号为正触发信号时，该脉冲信号加在触发电路103的控制端上，以驱动触发电路103导通，使得经降压及整流后的电流可以通过触发电路103从而对蓄电池Ub进行充电。

通过振荡电路101输出的正触发脉冲信号，进行控制触发电路103导通或截止，当触发电路103导通时，输入的充电电压经过触发电路103的可控硅限压后，再对蓄电池进行充电，以避免蓄电池因突然接入电网产生波动而对蓄电池造成损害，进而提高UPS电源运行的稳定性及安全性。

在一些实施例中，为了保证输入电流或电压的平稳性，可在触发电路中设置第一触发电路103及第二触发电路105，偏置电路中设置第一偏置电路102及第二偏置电路104。

具体地，第一触发电路103的控制端与第一偏置电路102的输出端连接，振荡电路101输出的脉冲信号经第一偏置电路102输入第一触发电路103的控制端，以控制第一触发电路103的导通或截止。

第一触发电路103的输出端与蓄电池Ub的正极连接，当振荡电路101输出的脉冲信号为正触发信号时，第一触发电路103导通，电流信号经第一触发电路103后输入蓄电池Ub的正极，以对蓄电池Ub进行充电。

第二触发电路105的输入端通过变压器TR(对应次级绕组n3)及与电源电路(200V电压源)的输出端连接，第二触发电路105的控制端耦接于第二偏置电路104的输出端。

在一些实施例中，振荡电路101的信号输出端耦接于第一触发电路103的控制端，振荡电路101输出的脉冲信号经第一偏置电路102输入第一触发电路103的控制端，以控制第一触发电路103的导通或截止。

在一些实施例中，为了提高振荡电路101输出脉冲信号的连续性，可在振荡电路101中设置控制器U1、第一电阻R1、第二电阻R2及第四电容C4。

其中，控制器U1为振荡器，其用于产生重复脉冲信号(例如正弦波或方波)。

具体地，第一电阻R1、第二电阻R2及第四电容C4依次连接。

控制器U1的电源输入端通过第一电阻R1与电源电路(220V电压源)输出端连接，更为具体地，第一电阻R1的一端通过变压器TR(对应次级绕组n3)及整流桥D2与电源电路(220V电压源)输出端连接。换言之，220V电压经变压及整流后输入控制器U1，为控制器U1产生脉冲信号提供直流电源。

控制器U1的低触发端与第二电阻R2及第四电容C4的一端共同连接，控制器U1的输出端与第一偏置电路102的输入端连接，并向第一偏置电路102输出脉冲信号，以驱动第一偏置电路102的部分元件导通。

在一些实施例中，为了保证输入充电电流的平稳性，可在在第一偏置电路102中设置第一三极管Q1及第二三极管Q2，及在第一触发电路103中设置第一可控硅G1、第二可控硅G2、第五二极管D5及第三电阻R3。

三极管为NPN型三极管，其具有放大及开关的作用。

可控硅在自动控制系统中，可作为大功率驱动器件，可实现用小功率控件控制大功率器件，其通断状态由控制极决定，在控制极上加正脉冲(或负脉冲)可使其正向(或反向)导通。

具体地，第一可控硅G1的阳极通过与通过变压器TR(对应次级绕组n2)及整流桥D1与电源输入端连接，第一可控硅G1的阴极与蓄电池Ub的阳极及第二可控硅G2的阳极共同连接。

其中，在第一可控硅G1的阴极与第二可控硅G2的阳极之间设有第三电阻R3。

第一三极管Q1的基极及第一可控硅G1的控制极分别与控制器U1的输出端共同连接。

第一三极管Q1的集电极与第二三极管Q2的基极连接，第一三极管Q1的发射极及第二三极管Q2的发射极分别与控制器U1的高触发端共同连接。

进一步地，第二偏置电路104设有第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五电容C5及第六电容C6。

具体地，第三三极管Q3及第四三极管Q4的基极分别与控制器U1的输出端连接，第三三极管Q3的集电极与第五电容C5的一端就第七二极管D7的阳极连接，第七二极管D7的阴极与第二可控硅G2的控制极连接。

第三三极管Q3的集电极通过第八电阻R8与控制器U1的输出端连接。

其中，第二可控硅G2的阴极通过第九电阻R9与第四三极管Q4的集电极连接。

第四三极管Q4的发射极通过第十一电阻R11与第五三极管Q5的基极连接，第二可控硅G2的阴极通过第十电阻R10与第五三极管Q5的基极连接。

在第四三极管Q4的发射极与第六电容C6的一端连接，第六电容C6的另一端与第十电阻R10的一端连接。

在一些实施方式中，为了电流信号输入的平稳性，可在第二触发电路105中设置第三二极管D3、第四二极管D4、第六三极管Q6及第三可控硅G3。

具体地，第六三极管Q6的集电极通过并联连接的第一电容C1与电源输出端(220V)连接。

其中，在电源输出端还设有串联连接的第四电阻R4及第二电容C2，且第一电容C1与第四电阻R4及第二电容C2并联连接。

第六三极管Q6的基极与第三可控硅G3的阳极连接，第六三极管Q6的发射极与第一电阻R1的一端连接，第三可控硅G3的阴极与控制器U1的高触发端连接。

其工作原理为：变压器TR将输入的220V电压降压，次级绕组n2中的电压经整流桥D1整流成脉动电压，供给第一可控硅G1。

次级绕组n3电压经整流桥D2整流和第一电容C1滤波后，加到第六三极管Q6的集电极。

当控制器U1输出高电位脉冲时，第一三极管Q1导通，第二三极管Q2截止。此时，控制器U1输出的正触发脉冲信号经第五二极管D5输入第一可控硅G1的控制极，驱动第一可控硅G1导通，经整流桥D1整流成脉动电压供给蓄电池Ub充电。

其中，控制器U1输出的另一路正触发脉冲信号加在第三三极管Q3和第四三极管Q4的基极，第三三极管Q3的导通可以保证第二可控硅G2不被触发，第四三极管Q4可以将第六电容C6中已充电荷放掉。

当控制器U1输出低电位脉冲时，例如“0”，第一三极管Q1截止，第二三极管Q2导通，从而将第一可控硅G1的触发信号取消，使第一可控硅G1截止。

当控制器U1的另一路低电位脉冲信号输入第三三极管Q3和第四三极管Q4的基极时，第三三极管Q3和第四三极管Q4截止。

第三三极管Q3的截止，可输出一正脉冲去触发第二可控硅G2，第二可控硅G2导通时向第六电容C6充电，因此时第四三极管Q4截止，故无分流作用。

当第六电容C6的电压升到一定值时，第五三极管Q5导通，在第十二电阻R12上取得的正信号将第三可控硅G3打开，从而将第六三极管Q6截止，使辅助电压降到0V。这时第二可控硅G2的导通一直延续到充电电流小于它的维持电流为止。由于第六三极管Q6的截止，使第五三极管Q5的集电极失去电流，第十二电阻R12上只有极小的基极电流，故U_R12≈0。

当第五三极管Q5截止后，第三可控硅G3就有一个电流由第三可控硅G3流出，该电流经第十二电阻R12流入地(即公共端)，形成一个负触发信号，故第三可控硅G3截止。第六三极管Q6重新导通，控制器U1输出正触发脉冲信号，打开第一可控硅G1，使得充电/停止过程循环重复。

需要说明的是，控制器U1输出的低电平信号可控制第一三极管Q1及第三三极管Q3同时截止。换言之，第一可控硅G1的正触发信号的取消和第二可控硅G2的正触发信号的出现是同时进行的。虽然第一可控硅G1的正触发信号取消，但其仍处于导通状态，如果再触发第二可控硅G2，将会造成同时导通。因此，第五电容C5的值要足够大，才能延迟第二可控硅G2的导通时间，避免第一可控硅G1和第二可控硅G2同时导通。

另一方面，第二可控硅G2导通，有两条负载通路：一路是第六电容C6；另一路是第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12。因此，一定要保证经过上述电阻的电流I_R小于第二可控硅G2的维持电流I_H，方能使第二可控硅G2给第二电容C2充满电后自行截止。

在一些实施例中，为了提高蓄电池充电的安全性，可在电路中设置自停测控电路106。其中，自停测控电路106包括比较器A1、第八二极管D8、第十三电阻R13及第七点容C7。

第八二极管D8具有阻隔的作用。

自停测控电路106设有第一信号输入端(对应A)、第二信号输入端(对应Ub)及信号输出端(对应B)。

具体地，自停测控电路106的第一信号输入端(对应A)耦接于第二偏置电路105的输出端。具体地，比较器A1的同相输入端耦接于第六三极管Q6的发射极。

自停测控电路106的第二信号输入端(对应Ub)通过第十三电阻R13与蓄电池Ub的阳极连接，第十三电阻R13用于获取蓄电池Ub的充电电流。

自停测控电路106的信号输出端(对应B)通过第八二极管D8与第二触发电路105的控制端连接。具体地，比较器A1的输出端与第三可控硅G3的控制极连接。

其中，比较器A1的同相输入端及反相输入端短接，第七点容C7的一端与比较器A1的同相输入端连接。

其工作原理为，当蓄电池Ub在预设值以下时，比较器A1的同相输入端电压为U₊一直小于反相输入端的电平U_-(可先用一个外加直流源将电路调节好)。因此，比较器A1的输出时低电平，由于第八二极管D8的阻隔作用，对原电路中第三可控硅G3的工作状态没有影响。一旦充电电压达到设定值，比较器A1的U₊＞U_-，其输出跃升为高电平，触发第三可控硅G3导通。为了保证工作状态翻转迅速，使用第十六电阻R16的正反馈信号执行。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (7)

1.一种UPS充电电路，其特征在于，具备：

振荡电路，所述振荡电路的输入端耦接于电源电路输出端，其用于产生并输出脉冲信号；

至少一个偏置电路，所述偏置电路的信号输入端耦接于所述振荡电路的信号输出端，其用于接收所述脉冲信号；

至少一个触发电路，所述触发电路的控制端与所述偏置电路的输出端连接，所述触发电路的输出端与蓄电池的正极连接；

当所述振荡电路输出的所述脉冲信号为正时，所述脉冲信号驱动所述触发电路导通，以对所述蓄电池充电。

2.根据权利要求1所述的UPS充电电路，其特征在于，

所述触发电路包括第一触发电路及第二触发电路，所述偏置电路包括第一偏置电路及第二偏置电路，

所述第一触发电路的控制端与所述第一偏置电路的输出端连接，所述第一触发电路的输出端与蓄电池的正极连接，

所述第二触发电路的输入端与所述电源电路输出端连接，

所述第二触发电路的控制端耦接于所述第二偏置电路的输出端。

3.根据权利要求2所述的UPS充电电路，其特征在于，

所述振荡电路的信号输出端耦接于所述第一触发电路的控制端。

4.根据权利要求3所述的UPS充电电路，其特征在于，

所述振荡电路包括控制器、第一电阻、第二电阻及第四电容，

所述控制器的输入端通过所述第一电阻与所述电源电路输出端连接，

所述控制器的低触发端与所述第二电阻及所述第四电容的一端共同连接；

所述控制器的输出端与所述第一偏置电路的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的UPS充电电路，其特征在于，

所述第一触发电路包括第一可控硅及第二可控硅，

所述第一偏置电路包括第一三极管及第二三极管，

所述第一可控硅的阳极与所述电源输出端连接，所述第一可控硅的阴极分别与所述蓄电池的阳极及所述第二可控硅的阳极连接，

所述第一三极管的基极及所述第一可控硅的控制极分别与所述控制器的输出端连接，

所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接，

所述第一三极管的发射极及所述第二三极管的发射极分别与所述控制器的高触发端连接。

6.根据权利要求5所述的UPS充电电路，其特征在于，

所述第二触发电路包括第六三极管及第三可控硅，

所述第六三极管的集电极与所述电源输入端连接，

所述第六三极管的基极与所述第三可控硅的阳极连接，

所述第六三极管的发射极与所述第一电阻的一端连接，

所述第三可控硅的阴极与所述控制器的高触发端连接。

7.根据权利要求6所述的UPS充电电路，其特征在于，

还包括自停测控电路，所述自停测控电路设有第一信号输入端、第二信号输入端及信号输出端，

所述自停测控电路的第一信号输入端耦接于所述第二偏置电路的输出端，

所述自停测控电路的第二信号输入端耦接于所述蓄电池的阳极，

所述自停测控电路的信号输出端与所述第二偏置电路的控制端连接。

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