TW201401720A - 不間斷電源系統 - Google Patents

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Abstract

一種不間斷電源系統用於為伺服器機櫃的交流電源供應單元提供電壓，該不間斷電源系統包括整流器、直流轉換器、電源分配單元、交流電源、電池以及電池充放電電路。該交流電源透過該整流器將交流電壓轉換為直流電壓，再透過該直流轉換器和該電源分配單元輸出適合該交流電源供應單元工作的直流電壓至該交流電源供應單元，且同時透過電池充放電電路為電池充電。當該交流電源停止供電時，該電池則透過電池充放電電路提供直流電壓給該交流電源供應單元。

Description

不間斷電源系統
本發明涉及一種不間斷電源系統。
伺服器機櫃的不間斷電源包括主電源和輔助電源，主電源一般為交流電源，輔助電源為一可充電電池，該交流電源給伺服器供電的同時還透過一整流器將交流電壓轉換為直流電壓，以給該可充電電池充電，當該交流電源發生故障無法給伺服器供電時，該充電電池即透過一逆變器將直流電壓轉換為交流電壓，以給伺服器供電，如此，該整流器及逆變器在轉換電流的過程中將損耗一定量的電能，不利於節能且效率低。
鑒於以上內容，有必要提供一種利於節能且效率高的不間斷電源系統。
一種不間斷電源系統，用於為伺服器機櫃的交流電源供應單元提供電壓，該不間斷電源系統，包括：
一交流電源，用於輸出交流電壓；
一整流器，用於將該交流電源所輸出的交流電壓轉換為一第一直流電壓；
一直流轉換器，用於將該整流器所輸出的直流電壓降為電壓值處於該交流供應單元可接受的範圍內的一第二直流電壓；
一電池充放電電路，與直流轉換器的輸出端相連；
一電池，該充電電路用於為該電池充電；
一電源分配單元，用於將該第二直流電壓輸出至該交流電源供應單元；當該交流電源停止供電時，該電池透過該電池充放電單元輸出電壓至電源分配單元，該電源分配單元還用於將電池的電壓輸出至交流電源供應單元。
上述不間斷電源系統在交流電源正常供電時將交流電源透過整流器及直流轉換器轉換為直流電壓後為電源分配單元供電，並同時利用電池充放電電路對電池進行充電；在交流電源不能正常供電時則使得電池透過電池充電電路將電壓輸出至電源分配單元，簡化了電路結構。
請參考圖1，本發明不間斷電源系統100用於為伺服器機櫃的交流電源供應單元（power supply unit，PSU）20提供電壓。該不間斷電源系統100包括交流電源40、太陽能電池模塊30、電池90、直流電力模塊80、第一和第二浪湧保護器45和70、整流器65、PFC（power factor correction，功率因數校正）電路95、隔離型直流轉換器85、PDU（power distribution unit，電源分配單元）10及電池充放電電路12。該PDU 10包括第一斷路器60及第二斷路器50。
該交流電源40依次透過該第一斷路器60、該第一浪湧保護器45、整流器65、PFC電路95和該隔離型直流轉換器85與該PDU 10的第一電源輸入端相連。該太陽能電池模塊30依次透過該第二斷路器50和該第二浪湧保護器70與該整流器65和該PFC電路95之間的節點相連。該電池90與該PDU 10的第二電源輸入端相連。該電池充放電電路12連接於直流轉換器85與電池90之間。該直流電力模塊80連接該PDU 10的第三電源輸入端。該PDU 10的電源輸出端與該PSU 20的交流電壓輸入端相連。
該第一和第二斷路器60和50均用於過流保護，該第一和第二浪湧保護器45和70均用於抑制浪湧電流和暫態過電壓。
該交流電源40為該不間斷電源系統100的主電源，本實施例中，該交流電源40為三相交流電源，其他實施例中，該交流電源40還可為一相交流電源。
該整流器65用於將該交流電源40所輸出的交流電壓轉換為直流電壓。
該PFC電路95用於提高該整流器65或該太陽能電池模塊30所輸出的直流電壓的功率因數。
該隔離型直流轉換器85用於將該PFC電路95所輸出的直流電壓轉換為一特定範圍的直流電壓。本實施例中，該轉換後的直流電壓的範圍為127伏特至375伏特，該範圍等效於該PSU 20所能接受的90伏特至264伏特的交流電壓調節範圍，故，當處於該特定範圍的直流電壓透過該PDU 10輸入該PSU 20的交流輸入端時，該PSU 20依然可正常工作。
請參考圖2，本實施例中，該隔離型直流轉換器85包括電容C1、電感L1二極體D1及D2、場效應晶體管Q1和Q2、變壓器T、用於接收來自該PFC電路95的電壓的電壓輸入端A和B，以及用於輸出電壓至該PDU 10的第一電源輸入端的電壓輸出端M和N。該電壓輸入端A連接變壓器T的原邊的中間抽頭，該場效應晶體管Q1的汲極與變壓器T的原邊的同名端相連，該場效應晶體管Q2的汲極與變壓器T的原邊的異名端相連，該場效應晶體管Q1及Q2的源極與電壓輸入端B相連之後接地。該場效應晶體管Q1及Q2的閘極與一直流轉換器控制IC晶片856的兩訊號端相連。
該變壓器T的第一副邊的同名端與二極體D1的陽極相連，二極體D1的陰極透過電感L1連接電壓輸出端M，該第一副邊的中間抽頭連接電壓輸出端N，該電壓輸出端M與N之間連接電容C1，該第一副邊的異名端與二極體D2的陽極相連，該二極體D2的陰極與二極體D1的陰極相連。該電壓輸出端N還接地。
該電池充放電電路12包括開關RL、電感L2、二極體D3、電容C2、場效應晶體管Q3-Q5以及變壓器T的第二副邊。該場效應晶體管Q3的汲極與變壓器T的第二副邊的異名端相連，該場效應晶體管Q4的汲極與變壓器T的第二副邊的同名端相連，該場效應晶體管Q3及Q4的源極均接地，閘極與直流轉換器控制IC晶片856的訊號端相連。該變壓器T的第二副邊的中間抽頭與場效應晶體管Q5的汲極相連，還與開關RL的第一端相連，該場效應晶體管Q5的源極與電感L2的第一端相連，該電感L2的第二端與開關RL的第二端相連，該場效應晶體管Q5的源極還與二極體D3的陰極相連，該二極體D3的陽極接地，且透過電容C2與電感L2的第二端相連。該電池90與電容C2並聯連接，且電池90的陽極與電感L2的第二端相連，電池90的陰極接地。該場效應晶體管Q5的閘極與直流轉換器控制IC晶片856的訊號端相連。
當交流電源40正常供電時，該開關RL被斷開，且直流轉換器控制IC晶片856與場效應晶體管Q1-Q5相連的各引腳均輸出依次交替的高低電平訊號至場效應晶體管Q1-Q5的閘極，以控制場效應晶體管Q1-Q5導通或截止。且當場效應晶體管Q1導通時，場效應晶體管Q2截止，當場效應晶體管Q1截止時，場效應晶體管Q2導通；當場效應晶體管Q3導通時，場效應晶體管Q4截止，當場效應晶體管Q3截止時，場效應晶體管Q4導通。場效應晶體管Q5則接收交替的高低電平訊號。
當場效應晶體管Q1導通、場效應晶體管Q2截止時，變壓器T的原邊的同名端接地，中間抽頭與PFC電路95相連。經PFC電路95輸出的電壓經過變壓器T的原邊及第一副邊變壓處理之後透過變壓器T的第一副邊的中間抽頭及同名端輸出至PDU 10。同理，當場效應晶體管Q1截止、場效應晶體管Q2導通時，變壓器T的原邊的異名端接地，中間抽頭與PFC電路95相連。經PFC電路95輸出的電壓經過變壓器T的原邊及第一副邊變壓處理之後透過變壓器T的第一副邊的中間抽頭及異名端輸出至PDU 10。
根據相似的原理可知，當場效應晶體管Q3導通、場效應晶體管Q4截止時，變壓器T的第二副邊的異名端接地，中間抽頭與場效應晶體管Q5的汲極相連。經PFC電路95輸出的電壓經過變壓器T的原邊及第二副邊變壓處理之後透過變壓器T的第二副邊的中間抽頭及異名端輸出至場效應晶體管Q5。同理，當場效應晶體管Q3截止、場效應晶體管Q4導通時，變壓器T的第二副邊的同名端接地，中間抽頭與場效應晶體管Q5的汲極相連。經PFC電路95輸出的電壓經過變壓器T的原邊及第二副邊變壓處理之後透過變壓器T的第二副邊的中間抽頭及同名端輸出至場效應晶體管Q5。之後，當場效應晶體管Q5導通時，透過電感L2與場效應晶體管Q5即可對電池90進行充電。
當交流電源40不能正常供電時，該開關RL被導通，且直流轉換器控制IC晶片856與場效應晶體管Q1-Q5相連的各引腳輸出電平訊號至場效應晶體管Q1-Q5的閘極，以控制場效應晶體管Q1及Q2截止，場效應晶體管Q3及Q4輪替導通或截止，場效應晶體管Q5截止。且當場效應晶體管Q3導通時，場效應晶體管Q4截止，當場效應晶體管Q3截止時，場效應晶體管Q4導通。
此時，由於場效應晶體管Q5截止且開關RL導通，因此，電池90內的電壓將會透過開關RL被輸出至變壓器T的第二副邊。當場效應晶體管Q3導通、場效應晶體管Q4截止時，第二副邊的異名端接地，電池90的電壓將透過第二副邊的中間抽頭與異名端以及第一副邊的中間抽頭與異名端輸出至PDU 10。當場效應晶體管Q3截止、場效應晶體管Q4導通時，第二副邊的同名端接地，電池90的電壓將透過第二副邊的中間抽頭與同名端以及第一副邊的中間抽頭與同名端輸出至PDU 10。
該太陽能電池模塊30、電池90和直流電力模塊80均為該不間斷電源系統100的輔助電源，當該交流電源40因故障停止供電時，該PDU 10的輸入電壓由該太陽能電池模塊30、該電池90或該直流電力模塊80提供。
該太陽能電池模塊30將太陽能轉換為直流電壓，再透過該隔離型直流轉換器85將轉換後的直流電壓降壓為127伏特至375伏特範圍之間的直流電壓，以透過該PDU 10輸入至該PSU 20。本實施例中，該直流電力模塊80包括其他伺服器機櫃的直流電源。該直流電力模塊80透過該PDU 10直接輸出直流電壓至該PSU 20。
由上述可知，該不間斷電源系統100利用該PSU 20較寬的90伏特至264伏特的交流電壓調節範圍，直接提供在127伏特至375伏特之間的直流電壓給該PSU 20供電，無需將直流電壓轉換為交流電壓再給該PSU 20供電，效率高，且利於節能。另外，該隔離性直流轉換器85及電池充放電電路12利用同一個變壓器T的原邊，簡化了電路結構。再者，該不間斷電源系統100的輔助電源包括該太陽能電池模塊30、電池90和直流電力模塊80，當主電源發生故障停止供電時，可由上述三個輔助電源之一供電，不間斷供電可靠性高。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
100．．．不間斷電源系統
45．．．第一浪湧保護器
65．．．整流器
95．．．PFC電路
85．．．直流轉換器
90．．．電池
80．．．直流電力模塊
70．．．第二浪湧保護器
10．．．PDU
12．．．電池充放電電路
60．．．第一斷路器
50．．．第二斷路器
30．．．太陽能電池模塊
40．．．交流電源
20．．．PSU
C1、C2．．．電容
Q1-Q5．．．場效應晶體管
T．．．變壓器
D1、D2、D3．．．二極體
L1、L2．．．電感
856．．．IC晶片
圖1為本發明不間斷電源系統的較佳實施方式的方框圖。
圖2為圖1中不間斷電源系統的直流轉換器與電池充放電電路的較佳實施方式的電路圖。
100．．．不間斷電源系統
45．．．第一浪湧保護器
65．．．整流器
95．．．PFC電路
85．．．直流轉換器
90．．．電池
80．．．直流電力模塊
70．．．第二浪湧保護器
10．．．PDU
12．．．電池充放電電路
60．．．第一斷路器
50．．．第二斷路器
30．．．太陽能電池模塊
40．．．交流電源
20．．．PSU

Claims (7)

  1. 一種不間斷電源系統，用於為伺服器機櫃的交流電源供應單元提供電壓，該不間斷電源系統，包括：
    一交流電源，用於輸出交流電壓；
    一整流器，用於將該交流電源所輸出的交流電壓轉換為一第一直流電壓；
    一直流轉換器，用於將該整流器所輸出的直流電壓降為電壓值處於該交流供應單元可接受的範圍內的一第二直流電壓；
    一電池充放電電路，與直流轉換器的輸出端相連；
    一電池，該充電電路用於為該電池充電；
    一電源分配單元，用於將該第二直流電壓輸出至該交流電源供應單元；當該交流電源停止供電時，該電池透過該電池充放電單元輸出電壓至電源分配單元，該電源分配單元還用於將電池的電壓輸出至交流電源供應單元。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之不間斷電源系統，其中該直流轉換器包括第一電容、第一電感、第一二極體、第二二極體、第一及第二場效應晶體管、變壓器、用於接收來自整流器的電壓的第一及第二電壓輸入端以及用於輸出電壓至該電源分配單元的第一及第二電壓輸出端，該第一電壓輸入端連接變壓器的原邊的中間抽頭，該第一場效應晶體管的汲極與變壓器的原邊的同名端相連，該第二場效應晶體管的汲極與變壓器的原邊的異名端相連，該第二場效應晶體管的源極與第二電壓輸入端相連之後接地，該第一及第二場效應晶體管的閘極與一直流轉換器控制IC晶片的兩訊號端相連，該變壓器的第一副邊的同名端與第一二極體的陽極相連，第一二極體的陰極透過第一電感連接第一電壓輸出端，該第一副邊的中間抽頭連接第二電壓輸出端，該第一及第二電壓輸出端之間連接第一電容，該第一副邊的異名端與第二二極體的陽極相連，該第二二極體的陰極與第一二極體的陰極相連，該第二電壓輸出端還接地；該電池充放電電路包括開關、第二電感、第三二極體、第二電容、第三至第五場效應晶體管以及變壓器的第二副邊，該第三場效應晶體管的汲極與變壓器的第二副邊的異名端相連，該第四場效應晶體管的汲極與變壓器的第二副邊的同名端相連，該第三及第四場效應晶體管的源極均接地，該第三及第四場效應晶體管的閘極與直流轉換器控制IC晶片的訊號端相連，該變壓器的第二副邊的中間抽頭與第五場效應晶體管的汲極相連，還與開關的第一端相連，該第五場效應晶體管的源極與第二電感的第一端相連，該第二電感的第二端與開關的第二端相連，該第五場效應晶體管的源極還與第三二極體的陰極相連，該第三二極體的陽極接地，且透過第二電容與第二電感的第二端相連，該電池與第二電容並聯連接，且電池的陽極與第二電感的第二端相連，電池的陰極接地，該第五場效應晶體管的閘極與直流轉換器控制IC晶片的訊號端相連。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之不間斷電源系統，其中該電源分配單元還包括一斷路器，該斷路器連接於該交流電源和該整流器之間，以用於過流保護。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之不間斷電源系統，還包括一浪湧保護器，該浪湧保護器連接於該交流電源和該整流器之間，以用於抑制浪湧電流和暫態過電壓。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之不間斷電源系統，還包括一直流電力模塊，該直流電力模塊與電源分配單元相連。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之不間斷電源系統，還包括一功率因數校正電路，該功率因數校正電路連接於該整流器和該直流轉換器之間，以用於提高該整流器所輸出的直流電壓的功率因數。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之不間斷電源系統，還包括一太陽能電池模塊，該太陽能電池模塊與該整流器和該功率因數校正電路之間的節點相連。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11147184B2 (en) 2015-09-11 2021-10-12 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Power distribution with batteries
US10439431B2 (en) 2016-02-23 2019-10-08 Vertiv Corporation Method to reduce inrush currents in a transformer-less rectifier uninterruptible power supply system
JP2018166967A (ja) * 2017-03-30 2018-11-01 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 医用画像診断装置
CN110620423B (zh) * 2018-06-19 2022-10-14 台达电子工业股份有限公司 供电电路及具有其的ups辅助电源系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4230189B2 (ja) * 2002-10-03 2009-02-25 株式会社日立製作所 ディスクアレイ装置、及びその電源供給方法
US7269753B2 (en) * 2004-08-27 2007-09-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Mapping power system components
US7782002B2 (en) * 2004-09-08 2010-08-24 Progressive Dynamics, Inc. Power converter
JP4400680B2 (ja) * 2008-06-11 2010-01-20 サンケン電気株式会社 力率改善回路
KR101228363B1 (ko) * 2009-07-10 2013-02-01 한국전자통신연구원 하이브리드 데이터 센터 전력 공급 장치

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