使用於在線上不斷電系統的直流轉換裝置的製作方法

2023-12-11 19:23:42

專利名稱：使用於在線上不斷電系統的直流轉換裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型有關一種線上(ON-LINE)不斷電系統，尤指一種使用於在線上不斷電系統的直流轉換裝置，利用特殊開關作適當的切換控制，使不斷電系統的市電和電池使用同一控制電路及變壓器，而具有省電，高效率及不佔空間的特性。
傳統的在線上不斷電系統如

圖1所示。市電AC經整流後經一DC/DC轉換器(Transformer)10轉化成一穩定的高壓電源，再經一DC/AC換流器20產生交流電源而輸出供應設備。同時市電對充電器30充電以供應系統電池VBAT的充電電流完成充電的工作。當市電AC瞬間中斷(停電)，可藉電池VBAT儲存的電能經由另一DC/DC轉換器10』轉換成穩定的高壓電源，再經DC/AC換流器120轉換輸出，以供設備短暫的電源使用。
在傳統不斷電系統10的構造中，充電器30、DC/DC轉換器10、10』、DC/AC換流器20都是設計成分開、獨立的電路，僅將其作適當的連接安排，在運行上視狀況而分別動作。在整個配組構造下因各個獨立電路分別有其損耗，因而存在有浪費電能、效率不佳的缺點。再者，獨立的電路個體有其基本的體積，因此現有不斷電系統充電器在體積縮減上相當有限。
本實用新型的主要目的是提供一種使用於在線上不斷電系統的直流轉換裝置，其是將兩個DC/DC轉換器與充電器的三級電路設計變為一級，除使整體製造成本降低外，還具有節省電能、提高效率以及縮小體積的功效。
本實用新型的次要目的是提供一種使用於在線上不斷電系統的直流轉換裝置，該裝置僅利用特殊開關加上適當的控制，且在基本電路構造下完成，具有極高的產業利用性。
本實用新型是這樣實現的一種使用於在線上不斷電系統的直流轉換裝置，其特徵在於市電AC與電池VBAT共用一個直流轉換裝置，該直流轉換裝置內包含有一DC/DC轉換器及一開關控制器；其中一DC/DC轉換器，用以將經整流的市電或電池的電能轉換成穩定的直流電源；以及一開關控制器，檢測該市電是否正常供應，並作適當的切換控制該DC/DC轉換器的輸入電源為該市電或該電池的電能；藉上述構件，當該市電正常供應時，該開關控制器選擇使該市電通過該DC/DC轉換器而轉換，同時產生提供該電池的充電電流，當該市電中斷時，該開關控制器選擇使該電池的電能通過該DC/DC轉換器，以提供暫時的電力，以達到不斷電功能。
其中該DC/DC轉換器的一次側具有一高壓繞組及一低壓繞組，該DC/DC轉換器的二次側具有輸出繞組及一充電繞組，該高壓繞組連接接收該經整流的市電，由該開關控制器控制是否驅動，該低壓繞組與該電池連接，也由該開關控制器控制是否驅動，該充電繞組與該電池連接，當該市電正常供應時，驅動該高壓繞組產生於該充電繞組，以提供該電池的充電電流完成充電的工作。
其中該開關控制器，包括一市電檢測電路，用以檢測該市電是否供應正常；以及一電晶體開關驅動電路，具有一高壓電晶體及一低壓電晶體，分別驅動該DC/DC轉換器的高壓繞組及低壓繞組；當該市電檢測電路檢測市電正常供應，將選擇驅動該高壓電晶體，使該整流後的市電可以經該DC/DC轉換器轉換成穩定高壓直流電源；當該市電中斷時，該市電檢測電路則選擇去驅動該低壓電晶體，使該電池的儲存電能可以經該DC/DC轉換器轉換。
本實用新型設計有市電與電池共用的一個DC/DC轉換器(變壓器)，此DC/DC轉換器利用特殊開關作適當的切換控制，在市電正常供應時，將市電整流再經DC/DC轉換器轉換成DC/AC換流器所需的直流電壓，再將此電壓轉換成交流電。而當市電中斷時，電池經相同的DC/DC轉換器產生DC/AC換流器所需的直流電源，並且電池所需的充電電流也是在市電正常時驅動該DC/DC轉換器而產生的，藉此共用所設計的直流轉換裝置，可使在線上不斷電系統變成只需要兩級(直流轉換裝置、DC/AC換流器)的電路，由此可使不斷電系統節省能源，縮小體積，降低成本及功能提升。
以下結合附圖詳細說明本實用新型的結構、特徵及功效圖1是傳統不斷電系統的方框圖。
圖2是本實用新型不斷電系統的方框圖。
圖3是本實用新型直流轉換裝置的電路方框圖。
圖4是本實用新型直流轉換裝置的電路圖。
請參閱圖2-圖4，本實用新型將市電AC與電池VBAT設計共用一個直流轉換裝置40，藉此直流轉換裝置40控制切換傳輸市電AC或電池VBAT電源，並且產生後置的DC/AC換流器20所需的穩定直流高壓電源。
前述的直流轉換裝置40，請參閱圖3。直流轉換裝置40內包含有一DC/DC轉換器410及一開關控制器420；其中DC/DC轉換器410，用以將經整流的市電AC或電池VBAT的電能轉換成穩定的直流電源，開關控制器420，用以檢測市電AC是否正常供應，並作適當的切換控制DC/DC轉換器410的輸入電源為市電AC或電池VBAT電能。當市電AC正常供應時，開關控制器420選擇使市電AC通過DC/DC轉換器410而轉換，同時產生提供電池VBAT的充電電流；當市電AC中斷時，開關控制器420選擇使電池VBAT的電能通過DC/DC轉換器410，以提供暫時的電力，完成不斷電的功能。
現在更進一步說明。請繼續參閱圖3。其中DC/AC換流器410的一次側具有高壓繞組(high voltage wire)412及低壓繞組(low voltage wire)414，高壓繞組412則連接接收經整流的市電AC，低壓繞組414與電池VBAT連接。而DC/DC轉換器的二次側具有輸出繞組(output wire)416及充電繞組(charger wire)418，充電繞組416也與電池VBAT連接。
當市電AC正常供應時，市電檢測電路(Line Loss Circuit)422選擇開關SW1去驅動高壓電晶體(High Voltage MOSFET)424和DC/DC轉換器410的高壓繞組412，如此經整流的市電AC可藉DC/DC轉換器410形成穩定高壓直流電源VBUS輸出，以提供給不斷電系統後置的DC/AC換流器20。
當停電時(市電AC中斷)，市電檢測電路422選擇開關SW2去驅動低壓電晶體(LOW Voltage MOSFET)426和DC/DC轉換器410的低壓繞組414，如此也可由低壓的切換經由電池VBAT提供穩定高壓直流電源VBUS給DC/AC換流器120使用。
而充電器工作的完成為當市電AC正常時驅動DC/DC轉換器410內的高壓繞組412產生於充電繞組418上再經由二極體MUR860，提供系統電池VBAT的充電電流完成充電的工作。
綜上所述，本實用新型的在線上不斷電系統是藉直流轉換裝置，設計市電與電池共用一DC/DC轉換器，並利用特殊開關作適當的切換控制，簡化傳統在線上不斷電系統的四級設計(兩級DC/DC轉換器、DC/AC換流器及電池的充電器)變成只需要兩級(市電/電池共用的直流轉換裝置及DC/AC換流器)的電路，所需的變壓器減少兩個，因此本實用新型可使不斷電系統具有節省能源、高效率、縮小體積不佔空間及降低成本等優點。
權利要求1.一種使用於在線上不斷電系統的直流轉換裝置，其特徵在於市電與電池共用一個直流轉換裝置，該直流轉換裝置內包含有一DC/DC轉換器及一開關控制器；其中一DC/DC轉換器，用以將經整流的市電或電池的電能轉換成穩定的直流電源；一開關控制器，檢測該市電是否正常供應，並作適當的切換控制該DC/DC轉換器的輸入電源為該市電或該電池的電能。
2.如權利要求1所述的使用於在線上不斷電系統的直流轉換裝置，其特徵在於其中該DC/DC轉換器的一次側具有一高壓繞組及一低壓繞組，該DC/DC轉換器的二次側具有輸出繞組及一充電繞組，該高壓繞組連接接收該經整流的市電，由該開關控制器控制是否驅動；該低壓繞組與該電池連接，也由該開關控制器控制是否驅動，該充電繞組與該電池連接，當該市電正常供應時，驅動該高壓繞組產生於該充電繞組，以提供該電池的充電電流達成充電的工作。
3.如權利要求1所述的使用於在線上不斷電系統的直流轉換裝置，其特徵在於其中該開關控制器，包括一市電檢測電路，用以檢測該市電是否供應正常；以及一電晶體開關驅動電路，具有一高壓電晶體及一低壓電晶體，分別驅動該DC/DC轉換器的高壓繞組及低壓繞組；當該市電檢測電路檢測市電正常供應，將選擇驅動該高壓電晶體，使該整流後的市電可以經該DC/DC轉換器轉換成穩定高壓直流電源；當該市電中斷時，該市電檢測電路則選擇去驅動該低壓電晶體，使該電池的儲存電能可以經該DC/DC轉換器轉換。
專利摘要一種使用於在線上不斷電系統的直流轉換裝置,是一種市電與電池共用一個變壓器(DC/DC轉換器)的不斷電系統。該DC/DC轉換器利用開關作切換控制而形成一直流轉換器,使不斷電系統的市電和電池使用同一控制電路及變壓器,在市電正常時,將市電轉換成直流電壓,再將此電壓轉換成交流電;而當市電中斷時,電池經相同的DC/DC轉換器、控制電路及同一高頻變壓器產生DC/AC換流器所需的直流電源。藉此構造,使在線上不斷電系統變成只需要兩級電路,從而節省能源,縮小體積,降低成本及功能提高。
文檔編號H02J7/02GK2449405SQ00238979
公開日2001年9月19日 申請日期2000年6月22日 優先權日2000年6月22日
發明者施子民 申請人:智翔電腦股份有限公司