專利名稱：支援主動式負載的不斷電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種不斷電系統(tǒng)，特別是涉及一種支援主動式負載的不斷電系統(tǒng)。
背景技術：
CBEMA 辦會(computer business equipment manufactures association)對于 商業(yè)用與電腦儀器設備訂立一個標準，其中針對商業(yè)用與電腦儀器設備規(guī)范必須至少要能 夠承受至少8毫秒以上的斷電或者信號轉換時間，讓商業(yè)用與電腦儀器設備在斷電或信號 轉換過程中，能夠維持一段時間基本工作電源，增加商業(yè)用與電腦儀器設備的相容性。以電 源供應器來說，商業(yè)用與電腦儀器設備均設置有電源供應器提供工作電源，因此商業(yè)用與 電腦儀器設備的電源供應器必須在斷電后仍能維持輸出工作電源至少8毫秒，以順利完成 關機程序。請參閱圖7所示，為一種具有維持時間功能的主動式電源供應器30的電路方塊 圖，其包含有一前級濾波電路31，其包含有一橋式整流器及一主動式功率因數(shù)校正電路，所述 前級濾波電路31的橋式整流器連接一市電交流電源，將所述市電交流電源轉換為直流電 源，再由所述主動式功率因數(shù)校正電路調整直流電源的電壓及電流相位一致，提高其功率 因數(shù)值；一輸出電容Cbulk,其連接至所述前級濾波電路31的主動式功率因數(shù)校正電路的輸 出端，以輸出一直流電源；及一直流對直流轉換電路32，其連接至所述輸出電容Cbulk,以取得直流電源并將所 述直流電源轉換低壓直流電源后輸出DC/OUT。所謂主動式電源供應器31是主要采用一種主動式功率因數(shù)校正電路，其內(nèi)包含 有一時間維持電路，請配合參閱圖8A所示，為輸入至上述主動式電源供應器30的市電交流 電源電壓波形，當所述交流電源中斷時，所述時間維持電路會將其儲存的直流電源提供予 所述輸出電容Cbulk,延遲所述輸出電容Cbulk直流電源電壓Vbh降至低電壓臨界值V皿；因此， 如圖8B所示，所述維持時間(Hold-Up Time)TH是自輸出電容的最大電壓Vbh下降至所述低 電壓臨界值I的時間即為維持時間TH。目前商業(yè)用與電腦儀器設備為了能在市電交流電源中斷情況下仍能繼續(xù)運作，故 加設不斷電系統(tǒng)。即，所述不斷電系統(tǒng)連接于市電交流電源與商業(yè)用與電腦儀器設備的電 源供應器之間，當市電交流電源正常供電時，即蓄存電力于其中，待市電交流電源中斷時， 即能將蓄存的電力轉換為一交流電源并輸出予所述電源供應器，對電源供應器來說，其交 流電源并未中斷，而能持續(xù)供電予商業(yè)用與電腦儀器設備；然而，目前不斷電系統(tǒng)并無法支 援所有類型的電源供應器，特別是主動式電源供應器，理由如下述。首先請參閱圖9所示，為一不斷電系統(tǒng)40與主動式電源供應器30的電路圖，其中 所述不斷電系統(tǒng)40包含有一變壓器42，其包含一次側線圈421及二次側線圈422，其中所述一次側線圈421
4是耦接至一市電交流電源AC/IN ；一換流器41，其連接至所述變壓器42 二次側線圈422，主要包含有一串接于二次側 線圈422的開關電路Q1Q2以及一控制器411，所述控制器控制所述開關電路Q1Q2的啟閉；一充電器43，其通過一整流濾波電路連接至所述變壓器42 二次側線圈422，以取 得一充電電源；一電池組44，其連接至所述充電器43的輸出端及換流器41的開關電路Q1Q2，以 由所述充電器43對電池組44充電直到充滿為止，當市電交流電源中斷時，所述換流器41 即控制開關電路Q1Q2啟閉，產(chǎn)生一方波交流波電源予所述主動式電源供應器30。當市電交流電路正常供電時，不斷電系統(tǒng)是進入在線模式，將市電交流電源直接 提供予主動式電源供應器；反之，當市電交流電源中斷后，所述不斷電系統(tǒng)的換流器將電池 組的直流電流轉換輸出一方波交流電源，如圖IOA所示。至于方波交流電源產(chǎn)生方式，請配 合參閱圖IOB及IOC所示，是令所述開關電路Q1Q2包含有二主動開關Q1Q2，而所述換流器 41的控制器411會交替輸出二脈寬調變信號VeiVe2予二主動開關Q1Q2，令二主動開關Q1Q2 交替啟閉，而輸出一方波交流電源\ ；但是，如此方波交流電源Vtj輸出至主動式電源供應器 30，并無法確保所述主動式電源供應器30仍能正常提供工作電源。請再配合參閱圖IlA所示，所述交流電源中斷后不斷電系統(tǒng)即進入電池模式而輸 出方波交流電源，再如圖IlB所示，當方波交流電源Vtj其中一周期T的相鄰正負方波P1P2 的OFF時間T12大于主動式電源供應器的維持時間TH，誠如圖IlC所示，則所述主動式電源 供應器30的輸出電容Cbulk電壓已降至低壓臨界值V%，不再輸出工作電源，即如圖IlD所示； 因此所述不斷電系統(tǒng)40即無法支援主動式電源供應器30使用。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒上述不斷電系統(tǒng)進入電池模式下所輸出的方波交流電源無法支援主動式電 源供應器，本發(fā)明提供一種支援主動式負載的不斷電系統(tǒng)并改良此一缺點，以提高不斷電 系統(tǒng)與主動式電源供應器的相容性。欲達上述目的所使用的主要技術手段是令所述交換式電源供應器包含有一電池 組、一充電器、一換流器及一電池模式控制器，其中所述電池組分別連接至所述充電器及換 流器，而所述電池模式控制器連接至所述換流器，在所述換流器因外部交流電源而進入電 池模式時，所述電池模式控制器將交流方波信號的各方波轉換為至少二分離方波，且各兩 相鄰的分離方波的時間間隔不大于維持時間。上述本發(fā)明是主要由所述電池模式控制器，將控制器進入電池模式后同時啟動電 池模式控制器，將輸出換流器輸出交流方波信號的各方波換為至少二分離方波，并令各兩 相鄰的分離方波的時間間隔不大于維持時間，以轉換為二分離方波來說，所述脈寬調變信 號各周期的OFF時間即被分離成三段OFF時間，又此三段OFF時間均不大于維持時間；因 此，所述不斷電系統(tǒng)在電池模式下輸出方波交流電源的OFF時間將不會大于維持時間，以 支援具有時間維持功能的主動式電供應器。
圖1是本發(fā)明第一較佳實施例的電路圖2是本發(fā)明第二較佳實施例的電路圖；圖3是本發(fā)明第三較佳實施例的電路圖；圖4是本發(fā)明第四較佳實施例的電路圖；圖5A至5C是本發(fā)明的電壓波形圖；圖6A至6D是市電交流電源及圖1的電壓波形圖；圖7是現(xiàn)有主動式電源供應器的電壓波形圖；圖8A及8B是市電交流電源及主動式電源供應器的輸出電壓波形圖；圖9是現(xiàn)有不斷電系統(tǒng)及主動式電源供應器的電路圖；圖IOA至IOC是圖9電壓波形圖；圖1IA至1ID是市電交流電源及的電壓波形圖。附圖標記說明:10、10a、10b、10c-不斷電系統(tǒng)；ll、lla、llb、llc_換流器；111-控 制器；112-電池模式控制器；12-變壓器；121-—次側線圈；122a、122b-二次側線圈； 13-充電器；131-全波整流器；14-電池組；15-全橋開關電路；16-半橋開關電路；17-直流 對直流轉換器；18-變壓器；181-—次側線圈；182-二次側線圈；19-全波整流器；20-主動 式電源供應器；21-前級濾波電路；22-直流對直流電源轉換電路；30-主動式電源供應器； 31-前級濾波電路；32-直流對直流電源轉換電路；40-不斷電系統(tǒng)；41-換流器；42-變壓 器；43-充電器；44-電池組。
具體實施例方式以下配合圖式及本發(fā)明的較佳實施例，進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所 采取的技術手段。請參閱圖1所示，為本發(fā)明的不斷電系統(tǒng)電路一較佳實施例的方塊圖，其包含有一換流器11，主要包含有一控制器111、一電池模式控制器112、一變壓器12及二 主動開關Q1Q2，其中所述控制器111是通過電池模式控制器112連接至所述主動開關Q1Q2 的控制端，所述將電池模式控制器112是將控制器111輸出至所述主動開關Q1Q2的各脈寬 調變信號的各方波轉換為至少二分離方波，且各兩相鄰的分離方波的時間間隔不大于維持 時間；其中所述維持時間高于8毫秒；在本實施例中所述換流器11為一推挽式換流器，故 其變壓器12是包含一中間抽頭一次側側線圈121及二組二次側線圈122a、122b，其中所述 中間抽頭一次側線圈121的中間抽頭端連接至電池組14，而一次側線圈121的二端則分別 連接通過對應主動開關Q1Q2連接至接地端，其中一組二次側122a是耦接至一市電交流電 源AC/IN及主動式負載20 ；一充電器13，是通過一全波整流器131連接至所述變壓器12另一組二次側線圈 122b，以取得一充電電源；一電池組14，其連接至所述充電器13的輸出端及換流器111的主動開關Q1Q2，以 由所述充電器13對電池組14充電直到充滿為止，當市電交流電源中斷時，所述控制器111 即控制主動開關Q1Q2啟閉，產(chǎn)生一方波交流電源。請參閱圖2所示，為另一種低頻不斷電 系統(tǒng)IOa的電路方塊圖，其主要與第一較佳實施例不同在于其換流器Ila為一全橋式換流 器，其包含有一控制器111，其與所述電池模式控制器112連接，在進入電池模式時啟動所述電池模式控制器112;—全橋開關電路15，是由二組半橋開關電路并聯(lián)而成，其并聯(lián)節(jié)點連接至電池組 14 ；及一變壓器12，其包含有一組一次側線圈121及二組二次側線圈122a、122b，所述一 次側線圈121連接至二半橋開關電路的串聯(lián)節(jié)點，而其中一二次側線圈122a是連接于供外 部交流電源AC/ON及主動式負載連接，而另一組二次側線圈122b則通過一全波整流器131 與充電器13連接。請參閱圖3所示，為又一種低頻不斷電系統(tǒng)IOb的電路方塊圖，其是使用一種半橋 式換流器lib，其中所述半橋式換流器是包含有一控制器111，其與所述電池模式控制器112連接，在進入電池模式時啟動所述電 池模式控制器112;一半橋開關電路16，其兩端連接至電池組14 ；及一變壓器12，其包含有一組一次側線圈121及二組二次側線圈122a、122b，所述一 次側線圈121連接至所述半橋開關電路16的串聯(lián)節(jié)點與接地端，而其中一二次側線圈122a 連接于供外部交流電源AC/IN及主動式負載20連接，而另一組二次側線圈122b則通過一 全波整流器131與充電器13連接。除了前述介紹三種低頻不斷電系統(tǒng)外，本發(fā)明也可應用于一種高頻不斷電系統(tǒng) 10c，誠如圖4所示，其同樣包含有一電池組14、一換流器Ilc及一充電器13，并進一步在電 池組14與所述換流器Ilc之間設有一直流對直流轉換器17，且在換流器Ilc輸出端、外部 交流電源AC/IN及主動式負載20之間分別設有二切換開關SW1、SW2。當外部交流電源AC/ IN正常供電時，二切換開關SW1、SW2是令交流電源AC/IN連接至主動式負載20 ；反之，二 切換開關SW1、SW2則切換至換流器Ilc的輸出端，以取得交流離散方波信號予主動式負載 20。本實施例的直流對直流轉換器17為一推挽式轉換器，其包含有一中間抽頭變壓器18，其包含有二組串接的一次側線圈181及一組二次側線圈 182，其中所述串接一次側線圈181的中間抽頭端連接至所述電池組14 ；其中所述二次側線 圈182是通過一全波整流器19與換流器Ilc輸入端連接；及二主動開關Q1、Q2，是分別連接至所述串接一次側線圈181的二端與接地端之間。又本實施例的換流器Ilc包含有一控制器111，其與所述電池模式控制器112連接，在進入電池模式時啟動所述電 池模式控制器112;及一全橋式開關電路Gl G4，是由二組半橋開關電路G1G2/G3G4并聯(lián)而成，其并聯(lián) 節(jié)點連接至所述全波整流器19，其中二半橋開關電路G1G2/G3G4的二串聯(lián)節(jié)點連接至二切 換開關SW1、SW2。以下進一步以上述第一較佳實施例說明本發(fā)明電路動作，請參閱圖1及圖5A至5C 所示，當控制器111進入電池模式時，會通過所述電池模式控制器112分別輸出第一及第二 脈寬調變信號V’eiV’e2至第一及第二主動開關Q1Q2。如圖5B及圖IOB所示，第一脈寬調變 信號V’ei的各方波包含有二分離方波P11P12，此二分離方波P11P12的ON時間t0-tl，t2-t3 相加是等于原控制器111輸出的第一脈寬調信號Vei的ON時間T11，同理如圖5C及圖IOC
7所示，第二脈寬調變信號V’e2的各方波包含有二分離方波P21P22，此二分離方波P21P22的 ON時間t4-t5，t6-t7相加是等于原控制器111輸出的第二脈寬調信號Ve2的ON時間T11。 再以相同的周期來看，如圖5A及5B所示，方波交流信號一周期T內(nèi)的相鄰正方波與負方波 之間OFF時間Tgap，會因為各方波P1P2包含有二個以上的分離方波P11P12，P21P22，而短于 所述控制器111輸出的第一及第二脈寬調變信號VeiVe2的兩相鄰方波之OFF時間T12。請配合參閱圖6A所示，當市電交流信號中斷后，所述控制器111會進入電池模式 而輸出第一及第二脈寬調變信號VeiVe2，所述第一及第二脈寬調變信號VeiVe2經(jīng)電池模式 控制器111進一步轉換為第一及第二脈寬調變信號V’ G1V' e2，令第一及第二脈寬調變信號 VGIVg2的各方波包含有二個以上的分離方波P11P12，P21P22 ；進而使得不斷電系統(tǒng)輸出離 散方波交流信號，由于離散方波交流信號V^的相鄰正負分離方波之間的OFF時間、兩相鄰 正分離方波P11P12與兩相鄰負分離方波P21P22的OFF時間均不大于維持時間8毫秒；因 此，如圖6C及6D所示，主動式電源供應器20的輸出電容電壓Vb不會低于低壓臨界值；， 確保主動式電源供應器20能與不斷電系統(tǒng)10相容，在市電交流電源中斷時，仍能以順利提 供工作電源。請上述本發(fā)明是主要由所述電池模式控制器，將控制器進入電池模式后輸出予開 關電路的各脈寬調變信號的方波，進一步轉換為至少二分離方波，并令各兩相鄰的分離方 波的時間間隔不大于維持時間，以轉換為二分離方波來說，所述脈寬調變信號各周期的OFF 時間即被分離成三段OFF時間，又此三段OFF時間均不大于維持時間；因此，所述不斷電系 統(tǒng)于電池模式下輸出方波交流電源的OFF時間將不會大于維持時間，以支援具有時間維持 功能的主動式電供應器。以上說明對本發(fā)明而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解， 在不脫離以下所附權利要求所限定的精神和范圍的情況下，可做出許多修改，變化，或等 效，但都將落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
一種支援主動式負載的不斷電系統(tǒng)，其包含有一電池組、一充電器及一換流器，其中所述電池組分別連接至所述充電器及換流器，其特征在于，進一步包含有一電池模式控制器，所述電池模式控制器連接至所述換流器，在所述換流器因外部交流電源而進入電池模式時，所述電池模式控制器將交流方波信號的各方波轉換為至少二分離方波，且各兩相鄰的分離方波的時間間隔不大于維持時間。
2.根據(jù)權利要求1所述支援主動式負載的不斷電系統(tǒng)，其特征在于，所述維持時間為8 毫秒。
3.根據(jù)權利要求2所述支援主動式負載的不斷電系統(tǒng)，其特征在于，所述換流器為一 推挽式換流器，其包含有一控制器，其與所述電池模式控制器連接，在進入電池模式時啟動所述電池模式控制器；一中間抽頭變壓器，其包含有二組串接的一次側線圈及二組二次側線圈，其中所述串 接一次側線圈的中間抽頭端連接至所述電池組，而另兩端則分別通過一主動開關連接接地 端，而其中一二次側線圈則供外部交流電源及主動式負載連接，而另一組二次側線圈則通 過一全波整流器與所述充電器連接。
4.根據(jù)權利要求2所述支援主動式負載的不斷電系統(tǒng)，其特征在于，所述換流器為一 全橋式換流器，其包含有一控制器，其與所述電池模式控制器連接，在進入電池模式時啟動所述電池模式控制器；一全橋開關電路，是由二組半橋開關電路并聯(lián)而成，其并聯(lián)節(jié)點連接至所述電池組； 一變壓器，其包含有一組一次側線圈及二組二次側線圈，所述一次側線圈連接至二半 橋開關電路的串聯(lián)節(jié)點，而其中一二次側線圈連接于供外部交流電源及主動式負載連接， 而另一組二次側線圈則通過一全波整流器與所述充電器連接。
5.根據(jù)權利要求2所述支援主動式負載的不斷電系統(tǒng)，其特征在于，所述換流器為一 半橋式換流器，其包含有一控制器，其與所述電池模式控制器連接，在進入電池模式時啟動所述電池模式控制器；一半橋開關電路，其兩端連接至所述電池組；一變壓器，其包含有一組一次側線圈及二組二次側線圈，所述一次側線圈連接至所述 半橋開關電路的串聯(lián)節(jié)點與接地端，而其中一二次側線圈連接于供外部交流電源及主動式 負載連接，而另一組二次側線圈則通過一全波整流器與所述充電器連接。
6.根據(jù)權利要求2所述支援主動式負載的不斷電系統(tǒng)，其特征在于，進一步包含有一 直流對直流轉換器，其連接于所述電池組與所述換流器之間，又所述換流器的輸出端通過 切換開關與外部交流電源及主動式負載連接。
7.根據(jù)權利要求2所述支援主動式負載的不斷電系統(tǒng)，其特征在于，進一步包含有 一直流對直流轉換器，其連接于所述電池組與所述換流器之間；二切換開關，其連接于換流器輸出端、外部交流電源及主動式負載之間。
8.根據(jù)權利要求7所述支援主動式負載的不斷電系統(tǒng)，其特征在于，所述直流對直流 轉換器為一推挽式轉換器，其包含有一中間抽頭變壓器，其包含有二組串接的一次側線圈及一組二次側線圈，其中所述串 接一次側線圈的中間抽頭端連接至所述電池組；其中所述二次側線圈是通過一全波整流器 與所述換流器輸入端連接；二主動開關，其分別連接至所述串接一次側線圈的二端與接地端之間。
9.根據(jù)權利要求8所述支援主動式負載的不斷電系統(tǒng)，其特征在于，所述換流器是包 含有一控制器，其與所述電池模式控制器連接，在進入電池模式時啟動所述電池模式控制器；一全橋式開關電路，是由二組半橋開關電路并聯(lián)而成，其并聯(lián)節(jié)點連接至所述全波整 流器，其中二半橋開關電路的二串聯(lián)節(jié)點連接至所述二切換開關。
全文摘要
本發(fā)明是關于一種支援主動式負載的不斷電系統(tǒng)，主要包含有一換流器、一充電器、一電池組及一電池模式控制器，其中所述電池組分別與連接至所述充電器及換流器連接，由所述充電器對電池組充電直到充滿為止，當市電交流電源中斷時，所述換流器是將電池組儲存的直流電源轉換為交流方波信號，并配合所述電池模式控制器，將輸出的交流方波信號的各方波轉換為至少二分離方波，其中各兩相鄰的分離方波的時間間隔不大于維持時間；因此，本發(fā)明不斷電系統(tǒng)在電池模式下是產(chǎn)生一離散方波交流電源予一主動式負載，令主動式負載不超過維持時間而關機。
文檔編號H02J7/02GK101958561SQ20091016132
公開日2011年1月26日 申請日期2009年7月20日 優(yōu)先權日2009年7月20日
發(fā)明者葉修廷, 林永梅 申請人:碩天科技股份有限公司