TWM249353U - Power circuit in uninterruptible power supply - Google Patents

Description

M249353 五、創作說明（1) ------- 新型所屬之技術領域 本創作係為一種不斷電供電系統之電源電路，尤指一 種不斷電供電系統之電源電路，係提供一電源電路，該電 源電路具有一充電電路、一能量回復電路以及一輸出電壓 控制回授電路之三種功能。 先前技術 習用之離線式不斷電供電系統（Of f —l ine uninterruptible power supp1ies )如第一圖所示，主要 包括一變壓器（transformer ) 1、一開關組2、一橋式整流 器3、一變流器（inverter)4、一控制器5以及一電瓶6。當 一市電Vs正常時或僅需小幅調整電壓時，該開關組2導通 (ON)，該市電經由該離線式不斷電供電系統内之一變 壓器1作用後，提供一輸出電壓Vout輸出至一負載端，且該 輸出電壓VQUt經由該橋式整流器3對該電瓶6充電。當該市電 Vs中斷時，則該開關組2關閉（OFF )，藉由該控制器5切.換 控制該變流器4 ’將該電甑6之電能經由該變流器4以及該 變壓器1輸出一交流電能’將該交流電能輸出至該負載 端。 一般而言’該離線式不斷電供電系統於該變流器之放 電模式時，所輸出之電壓波形可能為一方波或是一正弦波 型態，但前者目前較常為使用。

第6頁 M249353 五、創作說明（2) 然而，該 為： (1 )該市 系統必須先進 整問題。 (2 )該電 (3 )該市 供電系統輸出 本創作之 充電問題，以 式不斷電供電 線路進行整i 職是之故 創作之意念， 路』〇 離線式不斷電供電系統所需處理的主要事項 電振幅過高或過低時，該離線式不斷電供電 行穩壓，方可提供一輸出電壓之自動電壓調 瓶於該市電正常時之充電問題。 電中斷時.，在放電過程中，該離線式不斷電 之波形調整、穩壓控制問題。 目的係針對（.2 )該電瓶於該市電正常時之 及（3)該市電中斷時，放電過程，該離線 m出一之)皮形一整二一穩壓控制問題之控制 以及最佳化設計。 〜 ------------------—一— ’本創作鑒於習知技術之缺失，乃思及 創作出本案之『不斷電供電系統之^源電又 新型内容 ’係提 量回復 電源電 器，】

本案在於提供一種不斷電供電系統之電源 供一電源電路，該電源電路具有一充電電路、一= 電路以及一輸出電壓控制回授電路之三種功能y能 本創作之第一目的在於提供不斷電供電系 路，係提供一充電電路，該充電電路包含：—街之 與一輸入電源電連接，且該變壓器之一二次側^壓 M249353 五、創作說明（3) 壓；一半橋整流電路，係與該變壓器之該二次側電連接， 對該電壓進行整流以產生一第一電壓；一濾波電容，係電 連接該半橋整流電路，對該第一電壓進行濾波以產生一第 二電壓；一自動電壓調整裝置（AVR )，係電連接該濾波 電容，對該第二電壓進行電壓調整以產生穩定之一第三電 壓；以及一儲能裝置，係電連接該自動電壓調整裝置，由 該第三電壓對該儲能裝置進行充電。 根據上述之構想，其中該輸入電源係為一市電。 根據上述之構想，其中該半橋整流電路包含：一第广 二極體，其一正端係電連接該變壓器之該二次侧之一端' ;v 以及一第二二極體，其一正端係電連接該變壓器之該二次 侧之另一端，且該第一二極體之一負端電連接該第二二極 體之一負端，為該半橋整流電路之一輸出端。 根據上述之構想，其中該充電電路更包含一限流裝 I * 置，係電連接該半橋整流電路之該輸出端與該自動電壓調 整裝置之一輸入端，係限制充電電流之一最大值。 根據上述之構想，其中該限流裝置係為一電感。 根據上述之構想，其中該自動電壓調整裝置更包含一 第一開關，係電連接該自動電壓調整裝置之一共地端 (COM )，當該第一開關不導通時，該輸入電源對該儲能 裝置進行充電，當該第一開關導通時，該輸入電源對該儲 能裝置不充電。 根據上述之構想，其中該第一開關係為一電晶體開 關。

第8頁 M249353 五、創作說明（4) 根據上述之構想，其中該電源電路更包含一第三二極 體，該第三二極體之一正端係電連接該自動電壓調整裝置 之一輸出端，且該第三二極體之一負端係電連接該自動電 壓調整裝置之該輸入端，當該儲能裝置過度充電時，經由 該第三二極體提供一釋放能量路徑，將該儲能裝置之一過 充能量回送到自動電壓調整裝置之該輸入端。 根據上述之構想，其中該自動電壓調整裝置係為一穩 壓電晶體。 根據上述之構想，其中該儲能裝置係為一電瓶。 、v7根據上述之構想，其中該電源電路更包含一輸出電壓 控制回授電路，係電連接該自動電壓調整裝置之該輸入 __________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________——… ~— 端，在放電過程中，藉由該變壓器之耦合效應，取得放電 時之一輸出電壓之一比例值。 根據上述之構想，其中該濾波裝置係為一電容。 根據上述之構想，其中該輸出電壓控制回授電路，包, 含：一第一電阻，其一端電連接該自動電壓調整裝置係之 該輸入端；以及一第二電阻，係電連接該第一電阻之另一 端，且該第一電阻與該第二電阻之一連接點為一輸出電壓 控制回授端，該第二電阻之另一端接地。 根據上述之構想，其中該電源電路更包含一能量恢復 電路，該能量恢復電路係使該變壓器之一繞組短路，釋放 該變壓器之能量。 根據上述之構想，其中該能量恢復電路包含：該第一 二極體、該第二二極體以及一第二開關，該第二開關一端

第9頁 M249353 五、創作說明（5) 係電連接該半橋整流電路之該輸出端，其另一端電連接該 變壓器之一中間抽頭端，且該中間抽頭端係為該變壓器之 一地端，當該第二開關導通時，該變壓器之鐵心儲能經該 半橋整流電路釋放能量。 根據上述之構想，其中該第二開關係為一電晶體開 關。 本案得藉由以下列圖示與詳細說明，俾得一更深入之 了解。 圖示符號說明 ' V7

Vs · 市電 1 變 壓 器 2 ： 開關組 3 橋 式 整 流 器 4 : 變流器 5 控 制 器 6 ： 電瓶 vout ： 輸 出 電 壓 vin 輸入電源 7 變 壓 器 71 二次側 8 半 橋 整 流 電 路 81 第一二極體 82 第 二 二 極 體 9 ： 濾波裝置 10 白 動 電 壓 調 整 101 :第一開關 102 第 二 二 極 體 11 儲能裝置 12 限 流 裝 置 第二開關 二次侧 第一二極體 13 15 16 輸出電壓控制回授電路 14 變壓器 151 半橋整流電路 161

第10頁 M249353 五、創作說明（6) 162 ••第二 二極體 17 滤 波 電 容 18 ： 穩壓電晶體 181 第 一 開 關 182 :第三 二極體 19 電 瓶 20 ： 電感 21 % 出 電 壓控制回授電路 211 :第一 電阻 212 第 二 電 阻 213 :輸出 電壓控制回授端 較佳實施例說明 請參閱第二圖，係本案較佳實施例之不斷電供電系統 之電—源電路—之電路方塊圖。如蔡二圖所示，一 S不if電# 電系統之電源電路，係提供一充電電路，該充電電路包 含：一變壓器7、一半橋整流電路8、一遽波裝置9、一自 動電壓調整裝置（AVR ) 10以及一儲能裝置11。該變壓器 7，係與一輸入電源Vin電連接，且該變壓器7之一二次侧7 1 提供一電壓。該半橋整流電路8，係與該變壓器7之該二次 側7 1電連接，對該電壓進行整流以產生一第一電壓。該濾 波裝置9，係電連接該半橋整流電路8，對該第一電壓進行 濾波以產生一第二電壓。該自動電壓調整裝置（AVR ) 1 0，係電連接該濾波裝置9，對該第二電壓進行電壓調整 以產生穩定之一第三電壓。以及，該儲能裝置11，係電連 接該自動電壓調整裝置10，由該第三電壓對該儲能裝置11 進行充電。其中，該輸入電源Vin可為一市電。

M249353 五、創作說明（7) 其中’該半橋整流電路8包含··一第一二極體81以及 一第二二極體82。該第一二極體81，其一正端係電連接該 變壓器7之該二次側71之一端。以及，該第二二極體82， 其一正端係電連接該變壓器7之該二次侧7丨之另一端，且 該第一二極體81之一負端電連接該第二二極體82之一.負 端，為該半橋整流電路8之一輸出端。 、 又，該充電電路更包含一限流裝置12，係電連接該半 橋整流電路8之該輸出端與該自動電壓調整裝置1〇之一輸 入端，係限制充電電流之一最大值。 在帝且’該自動電壓調整裝置10更包含一第一開關101， 自一動調整！置1〇之—共地端（c〇M)，當 C =第一開關101導通時，該輸入電源'對該儲能 我置1 1不充電。 二極ill 2之該電源電路更包含一第三二極體102，該第三 壓，整F詈^ :極體1〇2之一負端係電連接該自動電 座調整裝置10之該輸入端，舍 經由該第=-搞脚！ no 田該儲忐裝置11過度充電時， 置11^ 一 =奋处旦提供一釋放能量路徑，將該儲能裝 端。過充^回送到自動電壓調整裝置10之該輸入 传·、隶；電路更包含一輪出電廛控制回授電路13， 係黾連接該自動電壓胡軟# g 中，藉由該變壓】=4置;。之該，入端’在…程 稿&政應’取得放電時之一輸出電 I麵 第12頁

丄V丄厶叶J J 五、創作說明（8) 麼之一'比例值。 以及’該電源電路更包含一能 > ，電路係使該變壓器7之一繞組短路’k设電路4，該能量^ 1。該能量恢復電路包含··第一-放該^壓器7之能 體82以及一竿-門二秦一極體81、該第二二極 ^ ^ ^弟一開關14，該第二開關14 —端俜電連接兮丰 橋整流電路8之該輸出 ‘係、電連接該+ 中問妯涵紗 Q _ ，、 細免連接該變壓器7之一 當該第二門旧】4 ^中間抽頭端係為該變壓器7之一地端， ..σ 一汗關1 4 V通時，該變壓器7之鐵&、儲#妳$丰；^ 整流電路8釋放能量。 鐵“儲此絰該+橋 之雷、i ^第Γ圖:係本案較佳實施例之不•電供電系統 =系、洗之電源電路，係提供一充電電-路H一電電一路包一--二二一變壓器15、—半橋整流電路16、-渡波電容17、一 厂堅電晶體1 8以及一電瓶1 9。該變壓器1 5，係與一輸入電 源電連接，且該變壓器丨5之一二次側丨5 1提供一電壓。該 半橋整流電路16,係與該變壓器15之該二次側丨5丨電連 接’對該電壓進行整流以產生一第一電壓。該濾波電容 1 7 ’係電連接該半橋整流電路丨6，對該第一電壓進行濾波 以產生一第二電壓。該穩壓電晶體丨8，係電連接該濾波電 容17，對該第二電壓進行電壓調整以產生穩定之一第三電 壓。以及，該電瓶1 9，係電連接該穩壓電晶體1 8，由該第 二電壓對該電瓶19進行充電。其中，該輸入電源vin可為一 市電。 其中’該半橋整流電路包含：一第一二極體161以

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及一第二二極體162。該第一二極體161，其一正端 接該變壓器15之該二次侧151之一端。以及，該第二二包極 ^ = 2，其一正端係電連接該變壓器15之該二次側151—之另 一端，且該第一二極體161之一負端電連接該第二二極體 162之一負端，為該半橋整流電路16之一輸出端。 长又，該充電電路更包含一電感20，係電連接該半橋敕 流電路16之該輸出端與該穩壓電晶體18之一輸入 :: 制充電電流之一最大值。 彳糸限 且’該穩壓電晶體18更包含一第一開關181，係電連 接該穩壓電晶體18之一共地端（com ),當該第一開關181儀^ 不導通時，該輸入電源L對該電瓶19進行充電，當該 開關181導通時 然而’該電源電路更包含一第三二極體182，該第三 二極體182之一正端係電連接該穩壓電晶體18之一輸出 端，且該第三二極體1 8 2之一負端係電連接該穩壓電晶體 18之該輸入端，當該電瓶19過度充電時，經由該第三二極~ - 體182提供一釋放能量路徑，將該電瓶19之一過充能量回 送到該穩壓電晶體1 8之該輸入端。 又，該電源電路更包含一輸出電壓控制回授電路21，. 係電連接該穩壓電晶體1 8之該輸入端，在放電過程中，藉 由該變壓器15之耦合效應，取得放電時之一輸出電壓之一 比例值。該輸出電壓控制回授電路2 1，包含：一第一電阻 211以及一第二電阻212。該第一電阻211，其一端電連接 該穩壓電晶體1 8之該輸入端。以及，該第二電阻2 1 2，係

第14頁 M249353 五、創作說明（ίο) 一電阻211與該第 回授端213，該第 電連接該第一電阻211之另一端，且該第 一電阻2 1 2之一連接點為一輸出電壓控制 二電阻2 1 2之另一端接地。 以及，該電源電路更包含一能量恢復電路， 復電路係使該變壓器之一繞組短路，釋放該變壓哭之At u 量。該能量恢復電路包含：該第一二極體161、該第二%二 = 162以及-第二開關22 ’該第二開關22 一端係電連接 1半橋整流電路16之該輸出端，其另—端電連接該變壓器 15之一中間抽頭端，且該中間抽頭端係為該變壓器15之一

地端，當該第二開關2 2鲁通時，該變壓器丨5之鐵心儲能經 該半橋整流電路1 6釋放能量。 莫争，該龛一開谲1斤f及『―二—開—— 開關。 # $ 該電路之進一步詳細工作原理說明如下：

(1 )、該第一開關1 81控制是來自於一微處理器 (CPU) ’當該輸入電源之輸入電—壓在設定範圍内動作時，該 微處理i§(CPU)會送出截止（turn —〇ff)訊號使該第一開 關1 81呈現截止（0 f f )狀態，此時該穩壓電晶體1 8會提供 一穩定電壓向該儲能裝置（電瓶）1 9充電。然而當輸入電壓 超出該預設範圍時，該微處理器（CPU)會送出導通（turn-on )訊號使該第一開關1 8 1呈現導通狀態，此時該穩壓電 晶體18會截止（turn —〇ff)不會對該儲能裝置（電瓶）19充 電。 (2)、該第二開關22控制亦來自於該微處理器（CPU)，

第15頁 M249353 五、創作說明（ll) "~ --- 此線路是在電瓶供電模式時會由該微處理器（cpu)送脈衝 式導通（turn-on)訊號使該第二開關22呈現導通/截止 (on/of f )狀態，使來自變壓器能量可間歇性釋放，以 到更佳的輸出訊號。 (3)、輸出電壓迴授電路是取該輸入電源Πη端訊 整流後，得一參考（DC)電位，提供給該微處理器（cpu)做 調整輸出電壓穩定依據。 ’ 综合上述，本創作可提供一種不斷電供電系統之電 電路，該電源電路具有一充電電路、一能量回復電路以及、 出電壓控制回授電路之三種功能。且本創作採用f · —整―電—路來取鱼一羞整用—之一全—免蓋^電一路一具有下列幾項= 點：（1)只使用兩個二極體即可完成整流了— 壓器釋能之障壁：全橋整流電路在變壓器鐵心釋能時：舍 有兩個二極體的導通壓降，此將影響變壓器釋能路抨 壁’並影響整體之波形直整效果，然而本二 流電路將四個整流二極體簡化成為兩個二極髀」：：橋整 器釋能時’障壁電壓僅有一個二極體之；降體為=壓 的二分之一，所以在變壓器之能量回復電二^网，路 電壓映射至初級線圈的電壓，將遠比用全 乍時，障壁 故使 小，因此可降低二極體導通壓降對於整:整流電路來的 影響。此外，由於所需使用之整流二極體12整形之不利 本創作更具實用上經濟使用之價值。_里減）， 本案得由熟知此技術之人士任施匠黑 M249353 圖式簡單說明 第一圖係習知不斷電裝置之電路示意圖。 第二圖係本案較佳實施例之不斷電供電系統之電源電路之 電路方塊圖。 第三圖係本案較佳實施例之不斷電供電系統之電源電路之 電路不意圖。 ❹

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Claims (1)

1. M249353 六、申請專利範圍 1. 一種不斷電供電系統之電源電路，係提供一充電電路， 該充電電路包含： 一變壓器，係與一輸入電源電連接，且該變壓器之一 二次侧提供一電壓； 一半橋整流電路，係與該變壓器之該二次側電連接， 對該電壓進行整流以產生一第一電壓； 一濾波裝置，係電連接該半橋整流電路，對該第一電 壓進行濾波以產生一第二電壓； ' 一自動電壓調整裝置，係電連接該濾波電容，對該第 二電壓進行電壓調整以產生穩定之/一第三電壓；以及 一儲能裝置，係電連自J電壓調^裝置」由該^ _ 三電壓對該儲能裝置進行充電。 2. 如申請專利範圍第1項所述之不斷電供電系統之電源電 路，其中該輸入電源係為一市電。 3. 如申請專利範圍第2項所述之不斷電供電系統之電源電 路，其中該半橋整流電路包含： 一第一二極體，其一正端係電連接該變壓器之該二次 側之一端；以及 一第二二極體，其一正端係電連接該變壓器之該二次# 侧之另一端，且該第一二極體之一負端電連接該第二二極 體之一負端，為該半橋整流電路之一輸出端。 4. 如申請專利範圍第3項所述之不斷電供電系統之電源電 路，其中該充電電路更包含一限流裝置，係電連接該半橋 整流電路之該輸出端與該自動電壓調整裝置之一輸入端，

   第18頁 M249353 六、申請專利範圍 係限制充電電流之一最大值。 5. 如申請專利範圍第4項所述之不斷電供電系統之電源電 路，其中該限流裝置係為一電感。 6. 如申請專利範圍第5項所述之不斷電供電系統之電源電 路，其中該自動電壓調整裝置更包含一第一開關，係電連 接該自動電壓調整裝置之一共地端（COM )，當該第一開 關不導通時，該輸入電源對該儲能裝置進行充電，當該第 一開關導通時，該輸入電源對該儲能裝置.不充電。 7. 如申請專利範圍第6項所述之不斷電供電系統之電源電 路，其中該第一開關係為一電晶體開關。 8. 如申請專利範圍第7項所述之不斷電供電系統之電源電 路，其中該電源電路更包含一第三二極體，該第三二極體 之一正端係電連接該自動電壓調整裝置之一輸出端，且該 第三二極體之一負端係電連接該自動電壓調整裝置之該輸 入端，當該儲能裝置過度充電時1經由該第三二極體提供 一釋放能量路徑，將該儲能裝置之一過充能量回送到該自 動電壓調整裝置之該輸入端。 9 ·如申請專利範圍第8項所述之不斷電供電系統之電源電 路，其中該自動電壓調整裝置係為一穩壓電晶體。 1 0.如申請專利範圍第9項所述之不斷電供電系統之電源電 路，其中該儲能裝置係為一電瓶。 1 1.如申請專利範圍第1 0項所述之不斷電供電系統之電源 電路，其中該濾波裝置係為一電容。 1 2.如申請專利範圍第1 1項所述之不斷電供電系統之電源

   第19頁 M249353 六、申請專利範圍 電路，其中該電源電路更包含一輸出電壓控制回授電路， 係電連接該自動電壓調整裝置之該輪入端，在放電過程 中，藉由該變壓器之耦合效應，取得放電時之一輸出電壓 之一比例值。 1 3.如申請專利範圍第1 2項所述之不斷電供電系統之電源 電路，其中該輸出電壓控制回授電路，包含： 一第一電阻，其一端電連接該自動電壓調整裝置係之 該輸入端；以及 一第二電阻，係電連接該第一電阻之另一端，且該第 一電阻與，/第二電阻之一連接點為一輸出電壓控制回授 端，該第二電阻之另一端接地。 電路，其中該電源電路更包含一能量恢復電路，該能量恢 復電路係使該變壓器之一繞組短路，釋放該變壓器之能 量。 1 5.如申請專利範圍第14項所述之不斷電供電系統之電源 電路，其中該能量恢復電路包含：該第一二極體、該第二 二極體以及一第二開關，該第二開關一端係電連接該半橋 整流電路之該輸出端，其另一端電連接該變壓器之一中間 抽頭端，且該中間抽頭端係為該變壓器之一地端，當該第 二開關導通時，該變壓器之鐵心儲能經該半橋整流電路釋 放能量。 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項所述之不斷電供電系統之電源 電路，其中該第二開關係為一電晶體開關。