CN2702511Y

CN2702511Y - 智能微型不间断电源

Info

Publication number: CN2702511Y
Application number: CN 200420047297
Authority: CN
Inventors: 李全忠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2014-06-18

Abstract

本实用新型涉及一种智能微型不间断电源，为解决现有产品体积笨、重量大、且不能自动存盘的问题，本实用新型的不间断电源中除包括传统的整流电路、充电电路、逆变电路及切换电路外，还包括一个用于自动控制外部计算机设备的智能控制电路，其中包括交流检测电路及可向所述外部计算机设备输出存盘、关机类控制信号的控制信号生成电路。本实用新型的不间断电源可为外部计算机提供后备电源支持；同时，该不间断电源内的智能控制电路会向该计算机发出存盘、关机指令以实现自动存盘、关机等操作。由于完成自动存盘、关机等操作所需的时间极短，所以该不间断电源中可采用较小容量的电池组，从而可大大减小整个不间断电源的体积和重量。

Description

智能微型不间断电源

技术领域

本实用新型涉及不间断电源(UPS)，更具体地说，涉及一种体积小重量轻、以镊镉、镊氢或锂电池作为后备能源、可在市电掉电时输出所需交流电源、并可自动完成数据存盘和计算机自动关机功能的智能微型不间断电源。

背景技术

现有的不间断电源通常是采用加电解液铅酸电池、或免维护铅酸电池作为其后备能源，这些不间断电源在市电掉电时，必须有使用者在场进行操作才能实现数据保存，也就是说，如市电掉电时使用者不在现场，则已完成而又未保存的劳动成果会化为乌有。同时，铅酸电池还有体积笨、重量大、老化快等缺点，会占用宝贵的办公空间，而且使用效果不够理想。

对于一些不是特别重要的数据，只需要在断电之后维持一小段时间，例如有3～5分钟的时间，以便让计算机用户可保存数据；也就是说，可通过减小电池容量来减小其体积和重量；但是，对于已打开的计算机文件，要在很短的时间内快速决定哪些重要哪些不重要，并将文件一个一个的保存起来，不是一件容易的事，对于现有的不间断电源，简单地减小其电池容量并不能完全解决问题。

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的不间断电源体积笨、重量大、而且不能自动存盘的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种智能微型不间断电源，其中包括：用于对输入的市电交流进行整流的整流电路；与所述整流电路的输出端连接、用于对电池组进行充电的充电电路；可将直流电压逆变为所需交流电压的逆变电路；以及，输入端分别与所述电池组和整流电路的输出端连接、输出端与所述冷子逆变电路输出端连接、在市电交流异常时可从由整流电路向所述逆变电路供电切换为由电池组向所述逆变电路供电的切换电路；其中还包括一个用于自动控制外部计算机设备的智能控制电路，所述智能控制电路中包括用于检测市电交流是否掉电的交流检测电路，以及与所述交流检测电路的输出端连接、可向所述外部计算机设备输出存盘、关机类控制信号的控制信号生成电路。

本实用新型中，所述交流检测电路包括依次连接的整流器件(D1)、限流分压器件(R1、R2、R3)、降压滤波器件(R7、R8、C1、C2、C3)、稳压器件(D2)以及光电耦合器(GD1)；所述光电耦合器中的发光二极管的正负端分别与所述稳压器件的正负端连接，光电耦合器中的光敏开关则串接在所述控制信号生成电路的输入端。

本实用新型中，在所述控制信号生成电路中包括从所述计算机设备取得工作电源的整流桥，微控制器，以及与所述微控制器的输出端连接的电平转换电路；所述光电耦合器中的光敏开关的一端与所述整流桥的正电源输出端连接，另一端则通过限流限压及分压器件(R4、R5、R6)连接到所述微控制器的控制端，所述光敏开关可根据市电是否掉电而关断或导通，从而通过所述限流限压及分压器件向所述微控制器输出相应的低电平或高电平信号；所述微控制器可根据输入的低电平信号向所述电平转换电路输出相应的控制命令编码，所述电平转换电路可将所述控制命令编码转换成相应存盘、关机类控制信号以输出到所述外部计算机设备。

采用本实用新型的智能微型不间断电源之后，当市电正常时，电池组不工作，而由整流电路、逆变电路工作，为外部计算机提供工作电源；当市电掉电时，电池组开始工作，并通过逆变电路为外部计算机提供后备电源支持；同时，不间断电源内的智能控制电路会向计算机设备发出存盘、关机指令，让与之连接的计算机可实现自动存盘、关机等操作。由于完成自动存盘、关机等操作所需的时间极短(一般为20秒钟)，所以该不间断电源中可以采用容量小一点的电池组，从而可大大减小整个不间断电源的体积和重量。

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1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整流电路的线路连接图；

图3是本实用新型一个优选实施例中充电及切换电路的线路连接图；

图4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5是本实用新型一个优选实施例中智能控制电路连接图；

图6是本实用新型中智能控制电路的工作流程图。

具体实施方式

本实用新型的原理如图1所示，图中的单箭头线表示直流电压，双箭头线表示交流电压，空心箭头则表示控制信号。其中，整流电路1用于对市电交流(通常为220V)进行整流和滤波，以供后端电路使用；充电电路2从整流电路1得到直流电压，用于在需要时对电池组3进行充电。

切换电路4的输入端分别连接电池组3和整流电路1的输出端，其输出端则连接到逆变电路5。当市电正常时，切换电路4将整流电路1的输出电压送到逆变电路5；当市电异常时，切换电路4将电池组3的电压送到逆变电路5。逆变电路5用于将直流电压转换为与市电交流基本相同的交流电压，以向外部计算机等用电器供给适合的交流电压。

智能控制电路6在市电交流正常时处于待命状态，当其交流检测电路61检测到市电掉电时，会向控制信号生成电路62送入一低电平信号，控制信号生成电路会生成一组专用命令编码，并通过TTL电平与RS232专用转换芯片与计算机7完成通信动作，向计算机发出存盘、关机等控制命令；计算机会执行相应的存盘、关机命令，完成存盘、关机动作。

具体设计时，可将各电路设在同一块印刷电路板上，也可将它们设在两块或多块印刷电路板上，并通过导线连接为一体。电池组装在壳体内。

本实用新型的一个优选实施例中，各部分的电路如图2、图3、图4、和图5所示，下面将分别进行说明。

一、整流电路

从图2中可以看出，市电经保险管F101送入变压器B101初级，在次级得到适当的交流电压，再由整流二极管D101-D104组成的整流桥对其进行整流，然后由电容C101、C102组成的滤波电路对脉动成份进一步吸收，并由电阻R102和发光二极管D105组成的指示电路对整流电路的工作状态进行指示；整流后的直流通过A、B端送出。

二、充电及切换电路

如图3所示，充电电路中采用充电专用芯片TA2003(U202)，用于对镍镉、镍氢电池或锂电池进行充电，在充电饱和时可自动停止充电。其充电电流从0至1.5A连续可调。电池的标称电压为14.4V(12节镍镉、镍氢或4节锂电池串联)。

当电池BAT201两端的电压不足时，由R217、R218组成的取样电阻将电压信息反馈至U202的第7脚，由U202的第15脚送出一高电平驱动三极管Q203导通，从而开始给电池组充电。当电池组的电压达到预设的参数时，Q203截止，充电停止。其中的R220为热敏电阻，用于监控电池组的发热情况，安装时应紧贴电池组。

其中的U201是三端稳压电路，由A、B端输入的直流经U201(LM7812)稳压后，得到一组12V直流电压，作为U202的工作电压。其中的SW201的作用在于：当第一次使用时，电池组的电压可能为零，通过按压该开关，即发出一个低电平给U202，实现强制起动。

由图3可以看出，如市电供应正常，整流电路送入的直流电在R202、R203分压取样电阻的中心端有一适合Q202导通的电压，使Q202进入饱和状态，在需要充电时可通过Q203向电池组充电，并可向后端的逆变电路直接供电，而不需要由电池组来供电。

如市电供应突然中断，由于电池组的电压低于市电正常时的C点电压，电池组两端并接的分压取样电阻R217、R218中心处会有一负增量信号送入U202的第9脚，这时，U202的第14脚会送出高电平，使三极管Q201导通，电池组通过Q201向后端的逆变电路供电；此时的芯片U202的工作电源由Q204、D208到U202的16脚完成。当电池组的电压下降到预设的下限时，Q201、Q204截止，电池组停止供电。

三、逆变电路

如图4所示，该逆变电路可将图3中的C、D两端送来的直流电转换为220V交流电压，并经逆变变压器B303输出。

其中，开关管Q303、Q304采用晶闸管，用晶体管自激多谐振荡器作频率控制信号，电路中任何一个不平衡都会引起一个晶体管导通，例如Q304，正反馈使Q303截止，随着Q304集电极电流不断提高，变压器B302的铁心逐渐饱和，此时变压器B302绕组中感应电压为零，结果造成基极激励不足，从而引起Q304截止，集电极电流降为零，集电极电流的下降引起所有绕组极性反转，致使Q304截止而Q303导通。当变压器B302铁心变为负饱和时，Q303截止，其集电极电流变为零，Q304又导通。由于该电路只要求变压器B302的铁心是可饱和的，所需外加的电流远远小于负载电流，这样可以有效地提高逆变效率，减小功耗。四只二极管D303、D304、D305、D306和电感L301用于提高逆变效率。R308是15A快速熔断器。

调节电阻R309、R310，可将振荡器的振荡频率调整到50HZ，输出波形调成对称方波。

四、智能控制电路

如图5所示为智能控制电路的电路图，图6则为其工作流程图。图5的左边为市电交流检测电路，其中以光电耦合器(GD1)作为动作控制元件，二极管D1将交流市电进行半波整流，经电阻R1、R2降压限流，并经电阻R3分流，电容C1滤波后，得到一个接近直流的电压，然后再经电阻R7降压与R8分流及电容C2滤波，得到大约3V左右的直流电压，用稳压二极管D3进一步稳压后，得到一个稳定的电压使GD1中的发光二极管导通，GD1中的光敏三极管的基极亦有导通所需的光照，此时光电耦合器导通。如果市电发生了掉电，则此时光电耦合器会关断。

图5的右边为控制信号生成电路，其中，由D4～D7组成的整流桥堆可对从计算机主板上9针串行通信口的第4、5脚输出的电平进行整流，从而为IC1(MDT10P52)、IC2(MAX232)提供工作电压，当然，整流桥堆的电源也可来自其他地方，例如直接从电池组取得工作电源；当市电正常时，GD1中光敏三极管的集电极到基极有一稳定的电流流过，从而在R4上有一高电平，该高电平经R5限流限压及R6分压后，送入IC1的第六脚，IC1为8位EPROM微控制器(单片机)，其第六脚为控制端(PB1)。当市电交流掉电时，IC1的第六脚的TTL输入为低电平，其第七脚(PD0)会送出一组编码数字串到IC2的11脚。

IC2为TTL和RS232电平相互转换专用芯片，其11脚接收到IC1第7脚传送来的信号时，会通过其第13、14脚与计算机的9针串口通信口的3、2脚进行通信，以发出存盘、关机指令。计算机的操作系统内装有相应的执行程序，当其接到IC2第13、14脚发出的指令后，即可启动存盘、关机程序，完成存盘关机动作。

Claims

1、一种智能微型不间断电源，其中包括：

用于对输入的市电交流进行整流的整流电路；

与所述整流电路的输出端连接、用于对电池组进行充电的充电电路；

可将直流电压逆变为所需交流电压的逆变电路；

以及，输入端分别与所述电池组和整流电路的输出端连接、输出端与所述冷子逆变电路输出端连接、在市电交流异常时可从由整流电路向所述逆变电路供电切换为由电池组向所述逆变电路供电的切换电路；

其特征在于，还包括一个用于自动控制外部计算机设备的智能控制电路，所述智能控制电路中包括用于检测市电交流是否掉电的交流检测电路，以及与所述交流检测电路的输出端连接、可向所述外部计算机设备输出存盘、关机类控制信号的控制信号生成电路。

2、根据权利要求1所述的智能微型不间断电源，其特征在于，所述交流检测电路包括依次连接的整流器件(D1)、限流分压器件(R1、R2、R3)、降压滤波器件(R7、R8、C1、C2、C3)、稳压器件(D2)以及光电耦合器(GD1)；所述光电耦合器中的发光二极管的正负端分别与所述稳压器件的正负端连接，光电耦合器中的光敏开关则串接在所述控制信号生成电路的输入端。

3、根据权利要求2所述的智能微型不间断电源，其特征在于，在所述控制信号生成电路中包括从所述计算机设备取得工作电源的整流桥，微控制器，以及与所述微控制器的输出端连接的电平转换电路；

所述光电耦合器中的光敏开关的一端与所述整流桥的正电源输出端连接，另一端则通过限流限压及分压器件(R4、R5、R6)连接到所述微控制器的控制端，所述光敏开关可根据市电是否掉电而关断或导通，从而通过所述限流限压及分压器件向所述微控制器输出相应的低电平或高电平信号；

所述微控制器可根据输入的低电平信号向所述电平转换电路输出相应的控制命令编码，所述电平转换电路可将所述控制命令编码转换成相应存盘、关机类控制信号以输出到所述外部计算机设备。

4、根据权利要求3所述的智能微型不间断电源，其特征在于，所述微控制器为MDT10P52芯片；所述电平转换电路为TTL/RS232转换电路，并由MAX232芯片及相应的外围元件组成。

5、根据权利要求1-4中任一项所述的智能微型不间断电源，其特征在于，所述电池组可以是镍镉电池组、镍氢电池组、或者锂电池组。

6、根据权利要求1-4中任一项所述的智能微型不间断电源，其特征在于，所述整流电路、充电电路、逆变电路、切换电路和智能控制电路装在同一个壳体中。

7、根据权利要求6所述的智能微型不间断电源，其特征在于，所述电池组也装在所述壳体中。