CN2315701Y - 后备式超长延时不间断电源 - Google Patents

Abstract

一种后备式超长延时不间断电源,包括现有后备式UPS的逆变电路、稳压电路和充电电路,本产品是在逆变电路1、功率变压器BT1的低压大电流绕组上增加两个抽头,再增加交流整流电路、直流大电流回路、控制电源电路、充电逆变转换电路、充电快慢控制电路;本实用新型充分运用了现有后备式UPS功率变压器及技术,外接蓄电池,使之超长延时,极大地扩展UPS应用性及领域,一则停电后保护电脑工作时间长,二可作为其它电器电源,三可配备太阳能电池板组,有电无电区均可使用。

Description

后备式超长延时不间断电源

本实用新型涉及一种新型不间断电源(UPS)，具体地是一种具内外电池的后备式超长延时不间断电源。

当前我国的广大地区电力还十分紧张，由于各种原因供电也不稳定，这造就了中小型UPS销售量增加，价格下降，质量提高，但是UPS的设计思想是仅为电脑提供一个保存数据的时间，一般额定功率时间为5分钟，而我们的实际需要是一个真正的备用电源，能够较长时间的提供电能，要解决长时间供电就需大量外接电池来储能。现有的UPS充电电路是由串联分压元件配合专用绕组对内电池进行充电，不但效率低，充电电流很小，不能或很少容量的外接电池。中大型UPS是采用独立的充电电路，价格十分昂贵，一般的用户难以接受。如果采用独立的充电设备给外电池充电，一是增加用户的负担，二是还需专门电路来协调外接电池与UPS的工作配合，也不可取。

本实用新型日的旨在提供一种价格便宜、具有内外电池、自动控制外电池充电与供电的后备式超长延时不间断电源。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：一种具有内外电池的后备式超长延时不间断电源，包括逆变电路、稳压电路和充电电路，逆变电路由大功率管QA1和QB1脉宽调制电路，取样控制电路及变压器低压大电流绕组构成；稳压电路由继电器和功率变压器高压绕组组成，充电电路由整流元件和串联分压稳压、限流元件和绕组组成。

在逆变电路1、功率变压器BT1的低压大电流绕组上增加两个抽头11、12；

它具有一个交流整流电路4：该电路由整流器B1、大电流继电器J2的动合触点J2A、J3的动断触点和动合触点J3A组成，其中，B1的2脚与BT1的抽头1相连，J3的动断触点连接BT1的抽头(11)，再经J2的动合触点J2A与B1的1脚相连，整流后的充电电流由B1的3脚输出；J3的动合触点连接BT1的抽头12，经J2的动合触点与B1的1脚相连，整流后的充电电流由B1的1脚输出；

它具有一个直流大电流回路5：包括外部蓄电池组EW1-EWn、接线端子DZ1和DZ2，大电流继电器J1的两个动合触点和动断触点J1A；蓄电池的正负极与接线端子DZ2和DZ1连接；J1的两个动断触点与B1的脚3、脚4相连；通过接线端子DZ1和DZ2、J1的两个动合触点，与内电池EL1并接；

它具有一个控制电源电路6，包括C2、C4、三端稳压集成电路U5、开关K1；U5的脚1经开关K接蓄电池FW1-FWn的正极；U5的脚2连接蓄电池EW1-EWn的负极；

它具有一个充电逆变转换电路7，包括电阻R6、R7、R8，光耦U2、集成电路U3、二极管D2、三极管Q1、继电器J1的线圈J1B，光耦U2的输入端一端与内电池EL1负极连接，另一端经电阻R7与取样控制电路11连接，光耦U2的输出端正极与U3的脚2和脚6连接，继电器J1的线圈J1B两端并接二极管D2后，跨接在直流电压Vcc和三极管Q1集电极之间，三极管Q1发射极接地，基极经电阻R6与U3的输出端脚3连接；

它具有一个充电快慢控制电路9，包括电阻R1、R2、R4、稳压管DW1、DW2、电容C1、三极管Q3、二极管D5、继电器J3的线圈J3B、集成电路U1、电位器V1，其中，稳压管DW1负极与外电池正极连接，正极连接电位器V1，再经过电阻R1与U1的脚2和脚6连接，U1的脚2和脚6与地之间并接电容C1，U1的脚5与地间接稳压管DW2，脚2与脚5的电压关系控制着U1的输出高低；U1的输出端脚3串接电阻R4后与三极管Q3的基极连接，Q3的发射极接地，集电极和电压Vcc间跨接继电器J3的线圈J3B与二极管D5的并联电路；

它具有一个充电开关控制电路8，包括集成电路U4、电阻R3、R5、R9、稳压管DW3、DW4、二极管D3、D4、D1、电位器V2、电容C3、三极管Q2、继电器J2的线圈J2B，U4的脚2和脚6一方面经二极管D3与充电逆变转换电路7的U3的3脚连接，另一方面串接二极管D4、电阻R9、电位器V2、稳压管DW3与外电池的正极连接，U4的脚5与地间接稳压管DW4、脚2与脚5的电压关系控制着U4的输出高低；U4的输出端脚3串接电阻R5后与三极管Q2的基极连接；Q2的发射极接地，集电极和电压Vcc间跨接继电器J2的线圈J2B与二极管D1的并联电路。

它还可具有一个温度保护电路10，包括温度开关JT1和其控制的风扇M1。

直流大电流回路可增加接线端子DZ3、DZ4，接线端子DZ4经二极管D6与DZ2连接，DZ3与DZ1连接后，可外接太阳能电池板组。

本实用新型充分运用现有后备式UPS中的功率变压器及其技术，适当增加大电流绕组的抽头，进行整流，大量灵活地外接蓄电池，由控制电路协调外电池的充电和供电，后备式UPS价格本来很便宜，增加这部分电路后，价格只是略有增加，用户能够接受，本实用新型超长延时功能能够极大地扩展UPS的应用性能及领域，一是停电后保证电脑连续工作很长时间；二是UPS还可用来看电视等，作为其它电器的电源；三是还可配备太阳能电池板组成太阳能发电系统，有电无电区均可使用。

下面参照附图详述本实用新型内容。

图1为本实用新型外壳后面板结构示意图。

图2为本实用新型电路原理图。

图3为本实用新型直流大电流回路另一种电路原理图。

实施例1：本实用新型外壳只是对现有UPS面板进行少量加工，一是在前面板上增加一个开关；后面板增加二个接线柱，三是从原变压器中引出2个抽头。图1为外壳后面板示意图13、14孔分接光电池正负极，15、16分接外接电池正负板，17为保险管，18为接用电器插座。

见图2、4，本实用新型由逆变电路1、稳压电路2、充电电路3、交流整流电路4、直流大电流回路5、控制电源电路6、充电逆变转换电路7、充电快慢控制电路9、充电开关控制电路8和温度保护电路10组成。其中：

逆变电路1、稳压电路2和充电电路3为现有最常用后备式1000WUPS三大构成部分。逆变电路由大功率管QA1和QB1、脉宽调制电路12、取样控制电路11及变压器低压大电流绕组构成；稳压电路由继电器和功率变压器高压绕组组成；充电电路3由整流元件和串联分压稳压、限流元件和绕组组成。

有市电时：通过改变变压器高压绕组的4、5、6、7端的输入或输出接线端来实现稳压，内电池充电电路，通过对充电绕接线端9、10端输出的低压交流，进行整流稳压后向内电池充电，充电电流平均在1A以下，在市电时脉宽调制电路不供给QA1、QB1基极电流，功率管不工作。

失电时：脉宽电路供给QA1、QB1基极电流，功率管迅速启动工作，通过变压器变压从高压端输出220V方波供用电器使用。

UPS功率变压器充电时利用率：由于UPS内电池充电电流很小(500WUPS平均1A)充电电压也很小(稍高于电池电压)，充电功率就很小(500WUPS，一般为10W左右)；UPS在有市电时稳压所要使用的功率也很小，因为此功率输入与输出电压差与电流的积，这个值也很小(500WUPS，平均不足50W)。因此UPS有很大的功率余量可以用来充电。

由于UPS的逆变大电流绕组和高压绕组都是为额定功率设计的，利用UPS的低压绕组来充电可以获得很大的充电功率和充电电流。如用1000W UPS的80％功率来为24V电池组充电，可以获得40A左右的充电电流，此时用20小时率充电则可以配置(20×40×2)=1600Ah的蓄电池。

在逆变电路1、功率变压器BT1的低压大电流绕组上增加两个抽头11、12。

交流整流电路4：包括充电交流导线、BT1、J3A、J2A、整流器B1等。BT1的抽头11、12是为了满足充电时的电压需要而增加的二个抽头。抽头1与11的电压经过J3动断触点，J2动合触点传给整流器B1，整流后的充电电流满足慢充电的要求：抽头1与12的电压经过J3动合触点、J2动合触点传给整流器B1，整流后的充电电流满足快充电的要求。

直流大电流回路5，包括向内电池供电线、直流充电线、接线端子DZ1和DZ2、外电池连接线、J1A等。当UPS逆变时外电池的电流经过J1的两个动合触点与内电池并联向逆变电路提供电流。当UPS不逆变时外电池经过J1的两个动断触点接受从B1整流来的充电电流。

控制电源电路6，包括C4、C2、三端稳压集成电路U5、开关K1等。该部分电路为控制电路提供一个稳定的直流电压。K1闭合时控制电路得电：当K1断开时，控制电路得不到电源，继电器J2、J1分别断开了充电和供电电路，此时既不充电也不供电；如果外电池电压过低(外电池电压＜J1、J2最低吸合电压)时，继电器J1、J2、J3都不能吸合，此时即不能充电也不能供电，对整个电路起保护作用。

充电逆变转换电路7，包括逆变取样、R7、R8、R6、U2、U3、D2、Q1、J1B等。当UPS逆变时，光耦U2的输入端获得电压输出端则导通，U3的2和6脚电压降低，U3的输出端3脚电压上升，使Q1导通，J1的线圈得电，J1的动合触点上闭合，外电池EW与UPS内电池EL1并联工作；相反，当UPS不逆变时，U2的输入端没有电压，输出端则截止，U3的2和6脚电压上升，U3的输出端3脚电压下降接近OV，使Q1不导通，J1的线圈得不到电，J1的动断触点闭合，外电池EW与整流器B1直流端相连，当J3闭合时可以给外电池充电。

充电快慢控制电路9，包括U1、R1、R2、R4、DW1、DW2、V1、C1、Q3、J3B、D5等。当充电时，外电池电压逐步上升，当外电池电压高于稳压管DW1的稳压值时U1的2脚电压Vu电压开始上升其值近似为外电池电压与稳压管DW1的稳压值的差；当U1引脚2的电位上升到高于稳压管DW2的稳压值时，U1输出端3低电平，Q3截止，J3失电，J3的动断触点闭合，此时BT1通过1、11抽头向整流器提供较小的交流电压，使用小电流充电；如果此充电电流不能足以维持已经达到的电压，当电压下降到使U1引脚2的电位低于稳压管DW2稳压值的一半时，U1输出端3为高电平，Q3导通，J3得电，J3的动合触点吸合，此时BT1通过1、12抽头向整流器提供较大的交流电压，使用大电流充电。

充电开关控制电路8，包括U4、R3、R9、R5、DW3、DW4、D4、D3、D1、V2、C3、Q2、J2B等。当UPS逆变时U3的输出端3脚输出高电平，通过D3使U4引脚2电位升高，U4输出端3为低电平，Q2截止，J2失电，J2的动合触点断开，断开交流充电回路，停止充电，保护整个电路的安全，充电工作时，外电池电压上升，当外电池电压高于稳压管DW3的稳压值时，U4的2脚电位。U1引脚2的电位开始上升，其值近似为外电池电压与DW3稳压值的差；当U4引脚2的电位上升到高于稳压管DW4的稳压值(或U3的输出端3脚输出高电平)时，U4输出端3为低电平，Q2截止，J2失电，J2的动合触点断开，停止充电；由于没有充电电流，外电池电压不断下降，当下降到使U4引脚2电位低于DW4稳压值的一半时，U4输出端3变为高电平，Q2导通，J2得电，J2的动合触点吸合，恢复充电。

温度保护电路10，包括温度开关JT1、散热器、风扇M1等。整个电路(包括UPS和增加的该电路)工作，在逆变时发热部件，主要集中在功率变压器BT1另外还有大功率管QA1、QB1；在充电时的发热也是主要集中在功率变压器BT1另外还有整流器B1。增加的散热器为B1散热，整个电路散热的主要矛盾是功率变压器，温度开关贴在变压器上，适当设计散热风扇的风流，经实践(进行了小批量长时试用)直接将UPS由短延时改为超长延时能够安全稳定的长时间工作。

为了便于说明电路的工作过程，它的工作效果等效于如下程序：

实施例2，见图2、3，本实用新型由逆变电路1、稳压电路2、充电电路3、交流整流电路4、直流大电流回路5、控制电源电路6、充电逆变转换电路7；充电快慢控制电路9和充电开关控制电路8组成，电路1、2、3、4、6、7、8、9均与实施例1相同，只是直流大电流回路5增加了接线端子DZ3、DZ4，接线端子DZ4经二极管D6与DZ2连接，DZ3与DZ1连接后可外接太阳能电池板组。

Claims (3)

1、一种具有内外电池的后备式超长延时不间断电源，包括逆变电路、稳压电路和充电电路，逆变电路由大功率管QA1和QB1脉宽调制电路，取样控制电路及变压器低压大电流绕组构成；稳压电路由继电器和功率变压器高压绕组组成，充电电路由整流元件和串联分压稳压、限流元件和绕组组成，其特征在于：

在逆变电路1、功率变压器BT1的低压大电流绕组上增加两个抽头(11)、(12)；

它具有一个交流整流电路(4)：该电路由整流器B1、大电流继电器J2的动合触点J2A、J3的动断触点和动合触点J3A组成，其中，B1的2脚与BT1的抽头(1)相连，J3的动断触点连接BT1的抽头(11)，再经J2的动合触点J2A与B1的1脚相连，整流后的充电电流由B1的3脚输出；J3的动合触点连接BT1的抽头(12)，经J2的动合触点与B1的1脚相连，整流后的充电电流由B1的1脚输出；

它具有一个直流大电流回路(5)：包括外部蓄电池组EW1-EWn、接线端子DZ1和DZ2，大电流继电器J1的两个动合触点和动断触点J1A；蓄电池的正负极与接线端子DZ2和DZ1连接；J1的两个动断触点与B1的脚3、脚4相连；通过接线端子DZ1和DZ2、J1的两个动合触点，与内电池EL1并接；

它具有一个控制电源电路(6)，包括C2、C4、三端稳压集成电路U5、开关K1；U5的脚1经开关K接蓄电池EW1-EWn的正极；U5的脚2连接蓄电池EW1-EWn的负极；

它具有一个充电逆变转换电路(7)，包括电阻R6、R7、R8，光耦U2、集成电路U3、二极管D2、三极管Q1、继电器J1的线圈J1B，光耦U2的输入端一端与内电池EL1负极连接，另一端经电阻R7与取样控制电路11连接，光耦U2的输出端正极与U3的脚2和脚6连接，继电器J1的线圈J1B两端并接二极管D2后，跨接在直流电压Vcc和三极管Q1集电极之间，三极管Q1发射极接地，基极经电阻R6与U3的输出端脚3连接；

它具有一个充电快慢控制电路(9)，包括电阻R1、R2、R4、稳压管DW1、DW2、电容C1、三极管Q3、二极管D5、继电器J3的线圈J3B、集成电路U1、电位器V1，其中，稳压管DW1负极与外电池正极连接，正极连接电位器V1，再经过电阻R1与U1的脚2和脚6连接，U1的脚2和脚6与地之间并接电容C1,U1的脚5与地间接稳压管DW2，脚2与脚5的电压关系控制着U1的输出高低；U1的输出端脚3串接电阻R4后与三极管Q3的基极连接，Q3的发射极接地，集电极和电压Vcc间跨接继电器J3的线圈J3B与二极管D5的并联电路；

它具有一个充电开关控制电路(8)，包括集成电路U4、电阻R3、R5、R9、稳压管DW3、DW4、二极管D3、D4、D1、电位器V2、电容C3、三极管Q2、继电器J2的线圈J2B，U4的脚2和脚6一方面经二极管D3与充电逆变转换电路(7)的U3的3脚连接，另一方面串接二极管D4、电阻R9、电位器V2、稳压管DW3与外电池的正极连接，U4的脚5与地间接稳压管DW4、脚2与脚5的电压关系控制着U4的输出高低；U4的输出端脚3串接电阻R5后与三极管Q2的基极连接；Q2的发射极接地，集电极和电压Vcc间跨接继电器J2的线圈J2B与二极管D1的并联电路。

2、如权利要求1所述的后备式超长延时不间断电源，其特征在于它具有一个温度保护电路(10)，包括温度开关JT1和其控制的风扇M1。

3、如权利要求1所述的后备式超长延时不间断电源，其特征在于所述的直流大电流回路(5)可增加接线端子DZ3、DZ4，接线端子DZ4经二极管D6与DZ2连接，DZ3与DZ1连接后，可外接太阳能电池板组。

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