專利名稱：一種全橋后備式ups電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及UPS電源，尤其涉及一種全橋后備式UPS電源的充電電路。
背景技術(shù)：
目前市場上的UPS都會有專門的充電電路，基本結(jié)構(gòu)是由變壓器的一組低壓繞組經(jīng)過二極管全波或半波整流所提供的直流能量，通過LM317或?qū)ｉT的高頻充電管來實現(xiàn)穩(wěn)定直流輸出以對電池充電。 這種方式的缺點是不僅充電電流小，所用器件多(至少10個以上)，而且整個充電電路發(fā)熱量大，充電效果差，不易進行智能充電控制，同時也是故障高發(fā)之區(qū)域。
發(fā)明內(nèi)容針對目前UPS電源所存在的上述問題，本實用新型公開了一種全橋后備式UPS電源，其通過采用一個雙變換處理電路取代目前UPS中專門的充電電路，使UPS電源具有高轉(zhuǎn)換效率、高功率密度、功率能雙向流動、動態(tài)性能好、體積小、成本低等優(yōu)勢。本實用新型采取了以下技術(shù)方案來達到上述目的一種全橋后備式UPS，包括充電電路，其特征是所述充電電路包括—個由四個絕緣柵型MOSFET (內(nèi)部帶阻尼二極管)組成橋式變換器，其中兩個MOSFET組成變換器的上橋臂，另兩個MOSFET組成變換器的下橋臂；一個變換器儲能電感，該儲能電感的兩端分別連接下橋臂的兩個MOSFET的漏極(同時也連接上橋臂的兩個MOSFET的源極)，儲能電感實際擔(dān)負(fù)著DC-AC的逆變輸出儲能及AC到DC的蓄電池充電儲能；一個由兩個二極管與兩個電解電容組成了自舉升壓電路，該自舉升壓電路用來保證兩上橋臂的工作點電位。如上所述的一種全橋后備式UPS，其特征是采用兩個光耦將中央控制單元輸出的PWM控制信號分別傳送至所述兩上橋臂的輸入端，并實現(xiàn)與上橋臂的電氣隔離，避免上橋臂高電位區(qū)對后級低壓控制電路產(chǎn)生影響，增強控制的穩(wěn)定性。如上所述的一種全橋后備式UPS，其特征是所述上橋臂工作點的電壓控制電路由兩個限流電阻及兩個下偏置電阻組成，以獲得良好的驅(qū)動特性；如上所述的一種全橋后備式UPS，其特征是所述下橋臂的控制PWM由中央控制單元輸出后直接加到兩個下橋臂的控制極，且其所用的兩個直流插片保險一般選用30A/25VDC，當(dāng)變換器出現(xiàn)異常電流時，保險會首先熔斷，以切斷電流通路，避免更大的事故發(fā)生。如上所述的一種全橋后備式UPS,其特征是所述組成上橋臂的兩個MOSFET的漏極相連后接入蓄電池正極線，組成下橋臂的兩個MOSFET的源極相連后通過直流插片保險接入蓄電池的負(fù)極線，即橋式變換器的直流總線電壓來自于蓄電池。本實用新型的有益效果是[0015]I、在沒有設(shè)置一個充電元件的情況下實現(xiàn)了大電流智能快速充電，充電所用到的電路器件均為全橋DC-AC逆變功能復(fù)用而來；2、本實用新型實際等效于一個高性能的雙變換DC/AC、DC/DC變換器，雙向變換器使用同一個變換器來實現(xiàn)能量的雙向傳輸，因而使用的器件數(shù)目得以減少，而且可以更高效地進行兩個方向功率變換的切換。這類變換器具有高轉(zhuǎn)換效率、高功率密度、功率能雙向流動、動態(tài)性能好、體積小、成本低等優(yōu)勢；3、整機結(jié)構(gòu)獨特，布局合理，易于裝拆及調(diào)試，相對于傳統(tǒng)的UPS大大節(jié)省了裝 配成本，提高了生產(chǎn)效率。整機PCB板分為3塊，分別為主板、控制板及USB通迅板，其中控制板及USB板采用貼片元件，主板為插件方式，不向機型應(yīng)用時，如UPS-500VA、650VA、1000VAU200VA以及將來開發(fā)的1500VA、2200VA、3000VA都可以使用同一塊控制板，只是主板及變壓器會因機型而不同，這樣的設(shè)計極大的簡化了公司物料的管理。

圖I是本實用新型例的原理框圖圖2是本實用新型例充電電路的原理圖
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。參照圖I和圖2:一種全橋后備式UPS電源，包括充電電路，所述充電電路由四個絕緣柵型MOSFET(內(nèi)部帶阻尼二極管)組成橋式變換器，其中M2、M3組成了變換器的上橋臂，M1、M4組成了變換器的下橋臂，其中M2與M3的漏極相連后接入蓄電池正極線，Ml及M4的源極相連后通過直流插片保險接入蓄電池的負(fù)極線，即橋式變換器的直流總線電壓來自于蓄電池；變換器儲能電感的兩端Hl、H2分別連接Ml的漏極(同時也連M2的源極)與M4的漏極(同時也連M3的源極)，儲能電感實際擔(dān)負(fù)著DC-AC的逆變輸出儲能及AC到DC的蓄電池充電儲能，二極管D1、D2(型號為1N4148或1N4007)與電解電容C7、C8 ( —般選用47uF)組成了自舉升壓電路，以保證兩上橋臂的工作點電位。光耦U6、U7(型號為PC817)將中央控制單元輸出的PWM控制信號分別傳送至兩上橋臂的輸入端，即M2與M3的控制極，并實現(xiàn)與上橋臂的電氣隔離，避免上橋臂高電位區(qū)對后級低壓控制電路產(chǎn)生影響，增強控制的穩(wěn)定性。限流電阻R11、R12及下偏置電阻R10、R13組成了上橋臂工作點電壓控制電路，以獲得良好的驅(qū)動特性，下橋臂的控制PWM由中央控制單元輸出后直接加到Ml與M4的控制極，直流插片保險F1、F2 —般選用30A/25VDC，當(dāng)變換器出現(xiàn)異常電流時，保險會首先熔斷，以切斷電流通路，避免更大的事故發(fā)生。本實用新型的工作原理是在市電異常時，功率全橋逆變電路的四個MOS管Ml、M2、M3、M4與變壓器逆變繞組抽頭HI、H2配合將蓄電池的能量逆變成230V、50HZ的交流輸出；在市電正常時，上橋臂M2、M3關(guān)閉，下橋臂Ml、M4復(fù)用為高頻PWM充電管，在市電經(jīng)功能方框4的切換后，市電輸入N線接入變壓器OV抽頭，L線根據(jù)功能方框8的控制，依據(jù)當(dāng)時市電電壓的大小接入變壓器的190V、250V或220V的抽頭上，于是在變壓器的次級繞組(即逆變繞組)的Hl與H2點上形成感生交變電壓，在交變電壓的正半周期間，產(chǎn)生的電壓為右正左負(fù)(假定H2為正，Hl為負(fù))，此時感生電流由H2點經(jīng)MOS管M3的內(nèi)部阻尼二極管到達蓄電池正極，然后再通過保險片F(xiàn)1、F2經(jīng)由MOS管Ml的內(nèi)部阻尼二極管回到逆變繞組的另一端Hl處組成了一個完整回路，根據(jù)變壓器的設(shè)計要求，此時的感應(yīng)電壓太低，不能達到充電的要求，此時中央處理單元會輸出高頻PWM，在感生電流右向流通期間作用于M4上，形成對右向電流快速并反復(fù)的切割，于是在M4導(dǎo)通時，由H2出發(fā)的右向電流將改變流向，經(jīng)M4的D極流向其S極，再經(jīng)Ml直截到達Hl形成很大的短路電流，流過逆變線圈并轉(zhuǎn)化為磁能被儲存，在M4關(guān)閉時電流突減至0,此時儲存的磁能開始釋放,在線圈反動勢的配合下沿初始右向電流線路涌入電池，完成對電池的右向充電；在交變電壓的負(fù)半周期間，產(chǎn)生的電壓為左正右負(fù)(即Hl為正，H2為負(fù))，此時感生電流由Hl點經(jīng)MOS管M2的內(nèi)部阻尼二極管到達蓄電池正極，然后再通過保險片F(xiàn)1、F2經(jīng)由MOS管M4的內(nèi)部阻尼二極管回到逆
變繞組的另一端H2處組成了一個完整回路，同樣此時的感應(yīng)電壓達不到充電的要求，此時中央處理單元輸出的高頻PWM，在感生電流左向流通期間作用于Ml上，形成對左向電流的快速切割，于是在Ml導(dǎo)通時，由Hl出發(fā)的左向電流將改變流向，經(jīng)Ml的D極流向其S極，再經(jīng)M4直截到達H2形成很大的短路電流，流過逆變線圈并轉(zhuǎn)化為磁能被儲存，在Ml關(guān)閉時電流突減至0，此時儲存的磁能開始釋放，在線圈反動勢的配合下沿左向初始電流線路涌入電池，完成對電池的左向充電，由于在一個完整的交流周期中，逆變繞組充當(dāng)了充電儲能裝置被正向和反向同等磁化，因而很好的避免了磁飽和的問題，同時這種雙變換逆變電路產(chǎn)生的高頻脈動電流能很好的被實時控制并高效的被電池所儲存，能很方便的對電池進行慢脈沖快速充電及反向去硫化，實現(xiàn)對電池的智能充電及維護。
權(quán)利要求1.一種全橋后備式UPS電源，包括充電電路，其特征是所述充電電路包括 一個由四個絕緣柵型MOSFET組成橋式變換器，其中兩個MOSFET組成變換器的上橋臂，另兩個MOSFET組成變換器的下橋臂； 一個變換器儲能電感，下橋臂的兩個MOSFET的漏極、上橋臂的兩個MOSFET的源極分別與該儲能電感的兩端連接，儲能電感實際擔(dān)負(fù)著DC-AC的逆變輸出儲能及AC到DC的蓄電池充電儲能； 一個由兩個二極管與兩個電解電容組成了自舉升壓電路，該自舉升壓電路用來保證兩上橋臂的工作點電位。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種全橋后備式UPS，其特征是所述兩上橋臂的輸入端采用兩個光耦將中央控制單元輸出的PWM控制信號分別傳送至兩上橋臂的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種全橋后備式UPS，其特征是所述上橋臂工作點的電壓控制電路由兩個限流電阻及兩個下偏置電阻組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種全橋后備式UPS，其特征是所述下橋臂的控制PWM由中央控制單元輸出后直接加到兩個下橋臂的控制極，且其所用的兩個直流插片保險一般選用.30A/25VDC。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種全橋后備式UPS，其特征是所述組成上橋臂的兩個MOSFET的漏極相連后接入蓄電池正極線，組成下橋臂的兩個MOSFET的源極相連后通過直流插片保險接入蓄電池的負(fù)極線，即橋式變換器的直流總線電壓來自于蓄電池。
專利摘要本實用新型涉及UPS電源，尤其涉及一種全橋后備式UPS電源的充電電路。本實用新型通過采用一個由兩個MOSFET組成變換器的上橋臂，另兩個MOSFET組成變換器的下橋臂的四個絕緣柵型MOSFET(內(nèi)部帶阻尼二極管)組成的橋式變換器、一個兩端分別連接下橋臂的兩個MOSFET的漏極(同時也連接上橋臂的兩個MOSFET的源極)的變換器儲能電感、一個由兩個二極管與兩個電解電容組成了自舉升壓電路、以及其它輔助電路構(gòu)成一個雙變換處理電路取代目前UPS中專門的充電電路。本實用新型所公開的UPS電源具有高轉(zhuǎn)換效率、高功率密度、功率能雙向流動、動態(tài)性能好、體積小、成本低等優(yōu)勢。
文檔編號H02J7/02GK202474998SQ20122003570
公開日2012年10月3日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者梁潤基 申請人:中山市電星電器實業(yè)有限公司