本發(fā)明涉及高頻開關(guān)電源領(lǐng)域，具體涉及ATM機(jī)中的高能效不間斷切換高頻開關(guān)電源。

背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的ATM電源是一種利用交流輸入整流濾波后，再經(jīng)PWM脈寬調(diào)制控制DC/DC變換達(dá)到輸出電壓穩(wěn)定的電源，主要具有成本低的優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是效率只有80％左右，另外，當(dāng)使用這樣的電源時，如果客戶正在ATM機(jī)上操作的情況下，突然交流電掉電或停電，則客戶的經(jīng)濟(jì)損失不能得到保證，給客戶帶來諸多不便，由于此類ATM電源模塊效率比較低，損耗大長期工作則造成至少以下幾個不良影響：1、器件的壽命縮短從而影響整機(jī)壽命；2、浪費(fèi)電力資源；3、交流電掉電或停電不能不間斷供電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對目前ATM電源在交流掉電時，可能讓正在使用ATM機(jī)的客戶產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失等不足，提供一種ATM中高能效不間斷高頻開關(guān)電源。本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)是：ATM中高能效不間斷高頻開關(guān)電源，包括將市電轉(zhuǎn)換成ATM機(jī)需要的穩(wěn)定的直流電的主電源電路；所述的主電源電路的輸出經(jīng)過BUCK穩(wěn)壓電路向ATM機(jī)供電；還包括保護(hù)電路，所述的保護(hù)電路在市電掉電時及時為ATM機(jī)提供電源的備份電源；包括蓄電池和切換控制電路；所述的蓄電池的電源輸出端在所述的切換控制電路控制下接所述的BUCK穩(wěn)壓電路；所述的切換控制電路包括AC掉電檢測電路、微處理器、電池切換控制電路；所述的AC掉電檢測電路與市電相連，當(dāng)市電掉電時產(chǎn)生掉電信號輸出到微處理器，所述的微處理器控制電池切換控制電路將BUCK穩(wěn)壓電路的輸入端接入蓄電池的輸出。進(jìn)一步的，上述的ATM中高能效不間斷高頻開關(guān)電源中：所述的主電源電路包括第一級整流濾波電路、DC/DC電路和第二級整流濾波電路；所述的第一級整流濾波電路輸出的直流電經(jīng)過DC/DC電路降壓后進(jìn)入第二級整流濾波電路產(chǎn)生穩(wěn)定的直流電；所述的DC/DC電路為開環(huán)半橋DC/DC主功率變換電路，開環(huán)半橋DC/DC主功率變換電路的PWM控制信號輸入端接由微處理器控制的PWM控制電路的輸出端。進(jìn)一步的，上述的ATM中高能效不間斷高頻開關(guān)電源中：所述的第一級整流濾波電路，包括橋式整流電路和PFC濾波電路；所述的橋式整流電路的交流輸入端接市電，其輸出端接所述的PFC濾波電路的輸入端，PFC濾波電路輸出端產(chǎn)生400V直流電壓。進(jìn)一步的，上述的ATM中高能效不間斷高頻開關(guān)電源中：市電在輸入到所述的橋式整流電路之前還設(shè)置有變壓器，所述的變壓器的初級繞組接市電，次級繞組接所述的橋式整流電路的交流輸入端。進(jìn)一步的，上述的ATM中高能效不間斷高頻開關(guān)電源中：在所述的變壓器次級繞組端還輸出一路延時的交流電供所述的ATM機(jī)周邊設(shè)備使用。進(jìn)一步的，上述的ATM中高能效不間斷高頻開關(guān)電源中：在次級繞組接與橋式整流電路的交流輸入端之間還設(shè)置有EMI濾波電路。進(jìn)一步的，上述的ATM中高能效不間斷高頻開關(guān)電源中：所述的AC掉電檢測電路包括第一二極管、第二二極管、第一分壓電阻、第二分壓電阻、第一濾波電容、第二濾波電容和第一穩(wěn)壓管；所述的第一二極管和第二二極管的陽極分別接AC電源的L線和N線，所述的第一二極管和第二二極管陰極連接；所述的第一分壓電阻和第二分壓電阻串連，第一分壓電阻的另一端接所述的第一二極管和第二二極管陰極連接處，第二分壓電阻的另一端接地；所述的第一濾波電容和第二濾波電容串連，第一濾波電容的另一極接所述的第一分壓電阻和第二分壓電阻串連連接處，第二濾波電容的另一極接地；所述的第一穩(wěn)壓管的陰極接所述的第一濾波電容和第二濾波電容串連連接處，第一穩(wěn)壓管的陽極接地；所述的第一穩(wěn)壓管的陰極為所述的AC掉電檢測電路的輸出端，接所述的處理器的相應(yīng)引腳。進(jìn)一步的，上述的ATM中高能效不間斷高頻開關(guān)電源中：所述的切換控制電路中還包括對輸入AC進(jìn)行過壓、欠壓檢測的輸入過壓、欠壓檢測電路；所述的輸入過壓、欠壓檢測電路包括第三二極管、第四二極管、第三分壓電阻、第四分壓電阻、第五分壓電阻、第六分壓電阻、第三濾波電容、第四濾波電容、第五濾波電容和第二穩(wěn)壓管；所述的第三二極管和第四二極管的陽極分別接AC電源的L線和N線，所述的第三二極管和第四二極管陰極連接；所述的第三分壓電阻、第四分壓電阻、第五分壓電阻、第六分壓電阻依次串連，第三分壓電阻的另一端接所述的第三二極管和第四二極管陰極連接處，第六分壓電阻的另一端接地；所述的第三濾波電容、第四濾波電容、第五濾波電容分別連接到所述的第三分壓電阻和第四分壓電阻串連連接處，第四分壓電阻和第五分壓電阻串連連接處、第五分壓電阻和第六分壓電阻串連連接處和地之間；所述的第二穩(wěn)壓管的陰極接所述的第五分壓電阻和第六分壓電阻串連連接處，第二穩(wěn)壓管的陽極接地；所述的第二穩(wěn)壓管的陰極為所述的輸入過壓、欠壓檢測電路的輸出端，接所述的處理器的相應(yīng)引腳。進(jìn)一步的，上述的ATM中高能效不間斷高頻開關(guān)電源中：所述的切換控制電路中還包括溫度檢測電路，所述的溫度檢測電路包括設(shè)置在散熱器上的熱敏電阻、第七分壓電阻和第六濾波電容；所述的熱敏電阻與第七分壓電阻串連，熱敏電阻和第七分壓電阻的另一端分別接標(biāo)準(zhǔn)正電壓和地；所述的第六濾波電容的兩端分別接所述的熱敏電阻與第七分壓電阻串連連接處和地之間；所述的熱敏電阻與第七分壓電阻串連連接處為溫度檢測電路的溫度信號輸出端接所述的處理器的相應(yīng)引腳。進(jìn)一步的，上述的ATM中高能效不間斷高頻開關(guān)電源中：所述的熱敏電阻為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。本發(fā)明在采用了上述技術(shù)方案后，由于增加了交流掉電檢測不間斷切換控制電路，如果檢測到掉電信號，MCU控制電路會立刻輸出相應(yīng)的信號，經(jīng)隔離控制電路觸發(fā)后備電池或太陽能電能無縫切換控制電路給BUCK穩(wěn)壓電路供電，以此來替代交流正常時變換輸出的直流總線電壓，從而保證ATM電源不間斷供電。下面通過結(jié)合具體實(shí)施例與附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行較為詳細(xì)的描述。附圖說明圖1所示的是本發(fā)明實(shí)施例1的框圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例1AC掉電檢測電路原理圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例1輸入過壓、欠壓檢測電路原理圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例1溫度檢測電路原理圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例1具體的控制電路原理圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1如圖1所示：本實(shí)施例是一種ATM的高效不間斷高頻開關(guān)電源，如圖1所示：該開關(guān)電源包括輸入變壓器、輸入EMI、整流、PFC功率因子校正、濾波、開環(huán)DC/DC功利變換和PWM控制電路、保護(hù)電路、交流掉電檢測不間斷切換控制電路。交流電通過輸入變壓器初級繞組時，在次級繞組上感應(yīng)出所需要的交流電壓，經(jīng)過整流電路、濾波電路和控制電路后轉(zhuǎn)換為最終所需的直流總線電壓。EMI濾波的作用是濾除電網(wǎng)中的高頻信號對ATM機(jī)的干擾，通過橋式整流后進(jìn)行PFC功率因子校正、濾波產(chǎn)生400V的直流電源。控制電路包括穩(wěn)壓電路、保護(hù)電路。由于初級強(qiáng)電側(cè)有PFC升壓穩(wěn)壓的原因，當(dāng)變壓器次級的交流電壓經(jīng)整流、濾波后成為隨輸入電壓變化的相對穩(wěn)定的400V直流總線電壓，此直流總線電壓將輸出到下一級BUCK穩(wěn)壓電路供電。BUCK穩(wěn)壓電路包括由MOS管和精密電壓負(fù)反饋電路組成。由精密電壓負(fù)反饋電路采樣BUCK穩(wěn)壓電路輸出端的電壓與其內(nèi)部基準(zhǔn)電壓作比較，然后輸出信號控制MOS管的控制極電壓VGS使其漏極電流IDS作出改變。當(dāng)直流總線電壓通過BUCK穩(wěn)壓電路時，因?yàn)檩敵鲭妷菏怯删芊€(wěn)壓電路的反饋設(shè)計(jì)值所固定，并且低于輸入總線電壓的最低點(diǎn)，從而達(dá)到所需的穩(wěn)定輸出電壓的目的。所述保護(hù)控制電路包括輸入過壓保護(hù)、輸入欠壓保護(hù)、輸出過壓保護(hù)、輸出過流保護(hù)及過溫保護(hù)。其特征是，當(dāng)檢測電路檢測到輸入、出電壓高于或低于額定電壓范圍值、輸出電流高于額定值及電源模塊溫升高于額定值時，給出關(guān)斷輸出電壓的信號，確保ATM電源模塊和被供電設(shè)備不被損壞。本實(shí)施例中AC掉電檢測電路如圖2所示：包括第一二極管D1、第二二極管D2、第一分壓電阻R1、第二分壓電阻R2、第一濾波電容C1、第二濾波電容C2和第一穩(wěn)壓管ZD1；第一二極管D1和第二二極管D2的陽極分別接AC電源的L線和N線，所述的第一二極管D1和第二二極管D2陰極連接；通過D1和D2將AC的輸出整流引入電路中，第一分壓電阻R1和第二分壓電阻R2串連，第一分壓電阻R1的另一端接第一二極管D1和第二二極管D2陰極連接處，第二分壓電阻R2的另一端接地；兩個電阻是將AC的高壓進(jìn)行分壓后適合于處理器處理。第一濾波電容C1和第二濾波電容C2串連，第一濾波電容C1的另一極接第一分壓電阻R1和第二分壓電阻R2串連連接處，第二濾波電容C2的另一極接地；第一穩(wěn)壓管ZD1的陰極接所述的第一濾波電容C1和第二濾波電容C2串連連接處，第一穩(wěn)壓管ZD1的陽極接地；第一穩(wěn)壓管ZD1的陰極為所述的AC掉電檢測電路的輸出端，接所述的處理器的相應(yīng)引腳，在處理器中的進(jìn)行處理以后將可以獲得AC是否掉電的信號。本實(shí)施例中切換控制電路中還包括對輸入AC進(jìn)行過壓、欠壓檢測的輸入過壓、欠壓檢測電路；輸入過壓、欠壓檢測電路與AC掉電檢測電路相似，也是通過兩個二極管進(jìn)行全波整流后，再進(jìn)行分壓和濾波，將AC的電壓實(shí)況檢測出來輸入到處理器中進(jìn)行判斷，然后再根據(jù)判斷的結(jié)果輸出控制信號。如圖3所示，輸入過壓、欠壓檢測電路包括第三二極管D3、第四二極管D4、第三分壓電阻R3、第四分壓電阻R4、第五分壓電阻R5、第六分壓電阻R6、第三濾波電容C3、第四濾波電容C4、第五濾波電容C5和第二穩(wěn)壓管ZD2；第三二極管D3和第四二極管D4的陽極分別接AC電源的L線和N線，所述的第三二極管D3和第四二極管D4陰極連接；第三分壓電阻R3、第四分壓電阻R4、第五分壓電阻R5、第六分壓電阻R6依次串連，第三分壓電阻R3的另一端接所述的第三二極管D3和第四二極管D4陰極連接處，第六分壓電阻R6的另一端接地；第三濾波電容C3、第四濾波電容C4、第五濾波電容C5分別連接到所述的第三分壓電阻R3和第四分壓電阻R4串連連接處，第四分壓電阻R4和第五分壓電阻R5串連連接處、第五分壓電阻R5和第六分壓電阻R6串連連接處和地之間；第二穩(wěn)壓管ZD2的陰極接所述的第五分壓電阻R5和第六分壓電阻R6串連連接處，第二穩(wěn)壓管ZD2的陽極接地；第二穩(wěn)壓管ZD2的陰極為所述的輸入過壓、欠壓檢測電路的輸出端，接所述的處理器的相應(yīng)引腳。本實(shí)施例中還有溫度檢測電路如圖4包括設(shè)置在散熱器上的熱敏電阻TR1、第七分壓電阻R7和第六濾波電容C6；熱敏電阻TR1與第七分壓電阻R7串連，熱敏電阻TR1和第七分壓電阻R7的另一端分別接標(biāo)準(zhǔn)正電壓和地；第六濾波電容C6的兩端分別接熱敏電阻TR1與第七分壓電阻(R7)串連連接處和地之間；熱敏電阻TR1與第七分壓電阻R7串連連接處為溫度檢測電路的溫度信號輸出端接所述的處理器的相應(yīng)引腳。輸入的交流電經(jīng)過EMI濾波后，再經(jīng)過橋式整流、PFC電路與濾波、開環(huán)半橋DC/DC主功利變換、輸出整流濾波達(dá)到所需的直流總線電壓，直流總線電壓再分別給BUCK電路一組、BUCK電路二組、BUCK電路三組供電。當(dāng)交流突然掉電，這時AC掉電檢測電路立即動作，將信號送至MCU控制模塊分析處理，再觸發(fā)電池切換管理電路，以此來替帶總線直流電壓，是本高能效不間斷切換供電ATM電源的工作原理。本發(fā)明采用了以下技術(shù)：交流掉電檢測和MCU控制技術(shù)，無縫切換技術(shù)，輸入電壓線性信號采集技術(shù)，以及完善的保護(hù)技術(shù)。如圖1所示高能效不間斷切換供電ATM電源包括交流延時輸出、EMI濾波、橋式整流、PFC電路和濾波、開環(huán)DC/DC功率變換、輸出整流濾波、直流總線電壓、BUCK電路一組、BUCK電路二組、BUCK電路三組、PWM控制電路、保護(hù)控制電路、AC掉電檢測電路、MCU控制模塊和電池切換管理電路。保護(hù)控制電路包括輸入過欠壓保護(hù)電路、輸出過欠壓保護(hù)電路、輸出過流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路和電源模塊過溫保護(hù)電路。由于變壓器次級感應(yīng)出的交流電壓X經(jīng)過整流電路和濾波電路后轉(zhuǎn)換成的直流總線電壓，此電壓經(jīng)過由MOS管和精密電壓負(fù)反饋電路組成的BUCK穩(wěn)壓電路，精密電壓負(fù)反饋電路采樣BUCK穩(wěn)壓電路輸出端的電壓與其內(nèi)部基準(zhǔn)電壓作比較，再輸出信號控制MOS管的控制極電壓VGS使其漏極電流IDS作出改變。當(dāng)直流總線電壓通過BUCK穩(wěn)壓電路時，因?yàn)檩敵鲭妷菏怯删芊€(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)值所固定，并且低于輸入電壓的最低點(diǎn)，從而達(dá)到所需的穩(wěn)定輸出電壓的目的。如果輸入交流電異常，AC掉電檢測電路向MCU控制模塊提供AC檢測信號進(jìn)行分析，以此來判斷交流輸入電壓是否掉電，如果檢測到掉電信號，MCU控制電路會立刻輸出相應(yīng)的信號，經(jīng)隔離控制電路觸發(fā)后備電池或太陽能電能無縫切換控制電路給BUCK穩(wěn)壓電路供電，以此來替代交流正常時變換輸出的直流總線電壓，從而保證ATM電源不間斷供電。若保護(hù)控制電路檢測到電源模塊工作不正常時則輸出信號給MCU控制模塊，經(jīng)分析后執(zhí)行保護(hù)程序，切斷電源模塊的輸出，保證ATM電源模塊和被供電設(shè)備不被損壞。其工作原理簡述如下：開機(jī)上電時，首先交流延時電路按要求輸出交流電給ATM系統(tǒng)PC及周邊設(shè)備供電，同時輸入的交流電經(jīng)EMI濾波、橋式整流、PFC電路和濾波、開環(huán)DC/DC功率變換，然后輸出整流濾波、達(dá)到所需的直流總線電壓，直流總線電壓再分別給BUCK電路一組、BUCK電路二組、BUCK電路三組供電，再分別由此三個BUCK電路轉(zhuǎn)變成三組直流電壓輸出給ATM設(shè)備供電，如果輸入交流電異常，AC掉電檢測電路向MCU控制模塊提供AC檢測信號進(jìn)行分析，以此來判斷交流輸入電壓是否掉電，如果檢測到掉電信號，微電腦控制電路會立刻輸出相應(yīng)的信號，經(jīng)隔離控制電路觸發(fā)后備電池或太陽能電能無縫切換控制電路給BUCK穩(wěn)壓電路供電，以此來替代交流正常時變換輸出的直流總線電壓，從而保證ATM電源不間斷供電。若保護(hù)控制電路檢測到電源模塊工作不正常時則輸出信號給MCU控制模塊，經(jīng)分析后執(zhí)行保護(hù)程序，切斷電源模塊的輸出，保證ATM電源模塊和被供電設(shè)備不被損壞。如圖5所示為本實(shí)施例MCU控制電路及市電掉電備份電源切換控制電路原理圖，它的作用和功能具體有：1、市電掉電檢測。2、市電掉電備份電源切換。3、交流輸入過壓、欠壓檢測和保護(hù)。4、環(huán)境過溫檢測和保護(hù)。5、風(fēng)扇溫度調(diào)速控制。6、交流輸出延時控制。7、輸入緩啟動、PFC電路、DC/DC變換電路的各功能模塊上電時序控制。8、各種異常狀態(tài)告警信號輸出。9、抖頻信號輸出。下面詳細(xì)介紹下其工作原理：D9、D10、R247、R248、R268、R269、C133、C134、ZD8組成掉電檢測電路，這里根據(jù)實(shí)際需要分壓電阻中第一分壓電阻采用三個200K的R247、R248、R268串連組成，第二分壓電阻采用一個150K的R269。由于此電路采集檢測的是輸入交流脈沖波，當(dāng)市電出現(xiàn)掉電，此電路可以在幾毫秒內(nèi)瞬速做出反映送給MCU的17腳進(jìn)行檢測分析判斷，若MCU分析判斷為市電掉電，MCU的6腳立刻輸出掉電信號電平觸發(fā)隔離控制電路U26，隨之觸發(fā)后備電源切換控制電路給BUCK穩(wěn)壓電路供電，以此來替代交流正常時變換輸出的直流總線電壓。由于從市電一旦掉電開始計(jì)算，ATM開關(guān)電源本身可以維持40ms正常輸出，而從市電掉電檢測和掉電備份電源切換總共動作時間只需要20ms左右，所以從這個數(shù)據(jù)可以支撐保證無縫切換，從而保證ATM電源不間斷供電。D9、D10、R241、R242、R243、R250、R251、R164、C122、C123、C136、ZD9組成輸入市電過壓、欠壓檢測電路。與圖3相似，這里，根據(jù)實(shí)際需要分壓電阻中第三分壓電阻采用三個390K的電阻R241、R242、R243串連，其它結(jié)構(gòu)與圖3相同。當(dāng)市電出現(xiàn)過壓或欠壓時，由此電路進(jìn)行電壓檢測，然后將檢測電壓送到MCU的15腳進(jìn)行分析判斷，如果MCU分析判斷為過壓或欠壓時，這時MCU的7腳輸出高電平送至PWM控制芯片的關(guān)斷電路，以此關(guān)斷DC/DC主功率變換電路，從而保護(hù)ATM開關(guān)電源不損壞。TR1溫度電阻、R224電阻、C121電容組成環(huán)境過溫檢測和風(fēng)扇溫度調(diào)速檢測電路，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時，由此電路進(jìn)行溫度檢測，由于TR1是一個負(fù)溫度系數(shù)的溫度電阻，溫度越高其阻值越小，這樣環(huán)境溫度過高時MCU的14腳檢測電壓變高，變高的電壓只要達(dá)到MCU設(shè)定的對應(yīng)電壓，這時MCU的7腳又輸出高電平送至PWM控制芯片的關(guān)斷電路，以此關(guān)斷DC/DC主功率變換電路，從而保護(hù)ATM開關(guān)電源在溫度過高時不損壞。此檢測電路另外一個作用是風(fēng)扇溫度調(diào)速檢測，當(dāng)溫度發(fā)生變化時，MCU的2腳輸出方波占空比會隨著溫度變化而發(fā)生變化，檢測溫度越高，MCU的2腳輸出方波占空比也就越大，此時輸出的方波控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)數(shù)也就越大，相反的情況，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)數(shù)也就越小，由于這個原因，風(fēng)扇的使用壽命大大提高了，間接的ATM開關(guān)電源的使用壽命也提高了。MCU的5腳為編寫的1KHZ抖頻信號輸出，其信號輸出經(jīng)過積分后送到PFC的工作頻率震蕩腳，這樣設(shè)計(jì)的目的是可以很大程度上減少PFC工作時對電網(wǎng)的干擾，也就提高了EMC指標(biāo)，使之成為更綠色的ATM開關(guān)電源。MCU的13腳JDQ為上電控制輸入緩啟動電路的信號輸出，MCU的8腳P-OFF為上電控制PFC電路工作的信號輸出，MCU的7腳又為上電控制PWM電路工作的信號輸出，MCU的10腳TX為上電控制交流延時輸出電路工作的信號輸出，以上四個信號為各功能模塊上電時序控制信號輸出，這樣設(shè)計(jì)的目的是為了大大降低開機(jī)上電時的沖擊電流，由此避免ATM系統(tǒng)以及ATM開關(guān)電源上電瞬間產(chǎn)生的相當(dāng)大的輸入沖擊電流，防止了因?yàn)殚_機(jī)上電瞬間輸入沖擊電流過大而使市電跳閘的風(fēng)險(xiǎn)。MCU的9腳為各種異常狀態(tài)告警信號輸出。此信號是接到ATM系統(tǒng)后臺監(jiān)控的，一旦發(fā)生異常都由此信號發(fā)出告警。綜上所述，本高能效不間斷ATM供電高頻開關(guān)電源，采用了節(jié)能設(shè)計(jì)，效率達(dá)到了90％以上，降低了產(chǎn)品成本，提高了電源效率和模塊可靠性，避免了交流電掉電或停電，客戶的經(jīng)濟(jì)損失不能得到保證，給客戶帶來諸多不便的缺點(diǎn)，可緩解用電設(shè)備給電網(wǎng)帶來的巨大壓力。此ATM電源屬綠色電源，是供電場所要求較高的理想電源。