CN203933149U - 一种直流不间断电源装置 - Google Patents

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Abstract

一种直流不间断电源装置，其包含一个充电管理单元、一个电池单元、一个主备电源切换单元和一个过放电保护单元，其中充电管理单元的输出端连接至电池单元的输入端，电池单元的输出端连接至过放电保护单元的输入端，过放电保护单元的输出端连接至主备电源切换单元，所述不间断电源装置的输入端将主电源输入至充电管理单元和主备电源切换单元本实用新型在提供同样可靠的后备电源性能的同时，省去了传统不间断电源（UPS）的DC/AC和AC/DC的转换过程，不仅能增加电池的使用时间，还能简化电路结构，同时也能降低设备成本，提高设备的可靠性，利于产品的整体设计。

Description

一种直流不间断电源装置
技术领域
本实用新型提供一种不间断电源装置，具体说涉及一种直流不间断电源装置。
背景技术
随着对用电设备可靠性要求越来越高，不间断电源（UPS）在很多场合得到了广泛的使用。传统的UPS的工作方式是先将市电通过AC/DC电源转换为直流电给电池充电，待电网断电时再将电池的直流电通过逆变器进行DC/AC转换为交流电供给用电设备，如图1。如果用电设备内部需要的是直流电源，那么用电设备就需要将UPS提供的交流电通过AC/DC转换成直流电后才能使用。其转换效率较低，电路复杂，陈本高，且难以集成到设备中，体积较为庞大。
传统的UPS虽然对用电设备有较强的适应性，但是由于中间存在电源的DC/AC以及AC/DC转换过程，受DC/AC逆变器和AC/DC电源转换效率的影响，电池电能有一部分会损耗在DC/AC逆变器和AC/DC电源上，降低了电池的使用时间，而很多需要使用不间断电源的设备其内部工作电源是直流的，对于这种设备，DC/AC逆变器和AC/DC电源是多余的。
发明内容
针对传统不间断电源（UPS）的复杂转换过程造成的电能损耗，本实用新型在提供同样可靠的后备电源性能的同时，省去了传统不间断电源（UPS）的DC/AC和AC/DC的转换过程，不仅能增加电池的使用时间，还能简化电路结构，同时也能降低设备成本，提高设备的可靠性，利于产品的整体设计，为很多需要不间断电源的直流用电设备提供了灵活的电源解决方案。
本发明提出的一种直流不间断电源装置，其包含一个充电管理单元、一个电池单元、一个主备电源切换单元和一个过放电保护单元，其中充电管理单元的输出端连接至电池单元的输入端，电池单元的输出端连接至过放电保护单元的输入端，过放电保护单元的输出端连接至主备电源切换单元，所述不间断电源装置的输入端将主电源输入至充电管理单元和主备电源切换单元。
附图说明
图1为传统的不间断电源UPS工作示意图。
图2为本实用新型提出的不间断电源UPS的结构图。
图3为本实用新型提出的不间断电源UPS的充电管理单元及电池单元电路。
图4为本实用新型提出的不间断电源UPS的主备电源切换单元及过放电保护单元电路。
具体实施方式
下面结合附图并用最佳的实施例对本实用新型作详细的说明。
本实用新型要解决的问题是提供一种能有效解决直流用电设备在其主电源突然失电或欠压时仍能保证该设备能正常工作的直流不间断电源装置。
该直流不间断电源装置包含一个直流输入的充电管理单元、一个电池单元、一个主备电源切换单元和一个过放电保护单元。如图2所示。主电源输入后通过充电管理单元给电池单元进行充电，若电池充满则进入浮充状态；主电源和电池电源作为两路输入同时连接至主备电源切换单元，当主电源正常时，电源输出的电能由主电源提供而不消耗电池单元的电能；当主电源失电或欠压时，则电源输出的电能自动切换至由电池单元提供。由于铅酸蓄电池过放电会造成电池损坏，所以电池输出端设置了***式过放电保护单元，当电池放电到电压低于设定保护值时，过放电保护单元会自动切断电池输出，直至下一次主电源正常时才再次接通。
图3为充电管理单元及电池单元电路，U1为UC3906铅酸电池充电管理芯片，Q1为外部串联调整三极管， C1、C2、C3、C4、C5为去耦电容，D5为主电源状态指示灯，D3为电池充电状态指示灯。
BT1为铅酸电池组，支持6V、12V、24V等规格的电池组，不同电压规格的电池组需要配合不同的电路参数。图中各参数适用于为24V铅酸电池组，此时DC_IN为31V。
铅酸蓄电池的一个充电周期可分为涓流充电，大电流快速充电、过充状态和浮充状态四种，相关的电参数主要由以下几种；
Ut：涓流充电电压；
It：涓流充电电流；
Uf：浮充电压，当铅酸电池充满后切换至浮充电压充电，以维持电池在充满状态；
Uoc：过充电电压，电池的最大充电电压值，超过此值会损坏电池；
Uin: 输入电源电压；
Imax：最大充电电流；
Ioct：一般为Imax的十分之一，当充电电流达到此值时，将进入浮充状态；
各电参数与R1,R3,R4,R7,R10,R13的计算关系如下：
R13=2.3V/Id
R4+R7=Rsum=(Uf-2.3V)/Id
R10=2.3V·Rsum/(Uoc-Uf)
Rx=R13·R10/(R13+R10)
R4=(Rsum+Rx)(1-2.3V/Ut)
R7=Rsum-R4
R1=0.25V/Imax
R3=(Uin-Ut-2.5V)/It
Ioct=Imax/10
U1的第10脚在电池充满电后输出一个大于2V的高电平，U8A与R9和R14构成比较器电路， 当电池充满电时，比较器电路输出低电平，导通三极管Q3，点亮充电状态指示灯D3。
图4为主备电源切换单元及过放电保护单元电路。二极管D1和D2构成主备电源切换电路，K1为备用电源开关继电器，U1A和Q3以及稳压管D3、电阻R1、R3、R5、R6构成电池电压检测及过放电保护电路。图中各参数适用于为24V铅酸电池组，此时DC_IN为31V。
当主电源DC_IN为正常时，比较器U1A的输入引脚2的电压大于引脚3的电压，故比较器输出低电平，PNP三极管Q1导通，继电器K1闭合，将备用电源与电源输出端DC_OUT连通，但此时DC_IN的电压大于备用电源电池的输出电压，输出端DC_OUT输出的电源来自于主电源，备用电池处于充电状态。
当主电源失电或严重欠压时，即DC_IN的电压小于备用电源电池的输出电压，此时输出端DC_OUT输出的电源来自于备用电源，由于主备电源间的切换是使用二极管来实现的，故切换的响应时间基本可忽略不计。
U1A和Q3以及稳压管D3、电阻R1、R3、R5、R6构成电池电压检测及过放电保护电路。其工作原理为当比较器U1A的输入引脚2的电压小于引脚3的电压时，比较器输出高电平，PNP三极管Q1截止，继电器K1断开，将备用电源与电源输出端断开，备用电池停止放电。设电池输出电压为Ubt，设稳压管D3的稳压值为Uw，则保护电路进行保护动作时满足如下关系：
Ubt-Uw＜Ubt*R6/(R1+R6)
图中参数对应的24V铅酸电池的过放电保护电压阀值约为21V。
以上实施例是本实用新型较优选具体实施方式的一种，本领域技术人员在本技术方案范围内进行的通常变化和替换应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1.一种直流不间断电源装置，其包含一个充电管理单元、一个电池单元、一个主备电源切换单元和一个过放电保护单元，其中充电管理单元的输出端连接至电池单元的输入端，电池单元的输出端连接至过放电保护单元的输入端，过放电保护单元的输出端连接至主备电源切换单元，所述不间断电源装置的输入端将主电源输入至充电管理单元和主备电源切换单元。
2.如权利要求1所述的直流不间断电源装置，其中所述电池单元为铅酸电池组。
3.如权利要求1所述的直流不间断电源装置，其中所述充电管理单元包括铅酸电池充电管理芯片，外部串联调整三极管，去耦电容，主电源状态指示灯和电池充电状态指示灯。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106230107A (zh) * 2016-09-26 2016-12-14 航天长峰朝阳电源有限公司 一种随动式直流模块前端不间断供电***
CN108482156A (zh) * 2018-03-30 2018-09-04 珠海派诺科技股份有限公司 电动汽车集群式交流充电桩及其充电控制方法、存储介质

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