CN2454974Y - 自动调整不间断电源的侦测装置 - Google Patents

Abstract

自动调整不间断电源的侦测装置由EMI滤波器、升降压变压器、第一—第三继电器、电压及频率侦测回路、微电脑控制回路、整流充电回路、电池组、AC输出回路和负载侦测回路、DC TO DC高压直流产生回路及DC TO AC交流产生回路等单元连接组成。高频机种的UPS在市电电压高于或低于15%以上至30%以内时,仍具有自动将市电电压降低或提升的功能,继续使用市电电压供应给计算机及其周边,不会发生切换至电池电压模式、耗尽电池能量或无法使用的诸多情况。

Description

自动调整不间断电源的侦测装置

本实用新型系一种自动调整不间断电源(UPS)的侦测装置，尤指一种能使高频机种的UPS在市电电压高于或低于15％以上至30％以内时，仍具有自动将市电电压降低或提升功能的装置。

目前市面上的不间断电源在市电断电时会自动的切换至电池模式，而由电池电压升压至接近市电的模式输出电压，提供该电压至计算机及其接口设备使用。倘若市电电压低于或高于市电电压的15％时，亦会自动切换至电池模式，继续由该电池电压升压至接近市电的模式输出电压，提供该电压至计算机及其周边设备使用，以免因市电电压过低或过高，造成计算机及其周边无法使用的情况。

目前市面上的不间断电源基本可分为二种型态，一种型态是低频机种的UPS，如图1的电路方块图，其系将市电60Hz的波形经电流放大，之后，直接驱动升压变压器T1，然后输出至计算机及其周边，提供该计算机及其接口设备使用。惟，该升压变压器的体积相当大。

另一种为高频机种的UPS，如图2的电路方块图，其系将电池电压利用高频脉冲的方式将电压升压至约160V，然后，利用直流转换交流(DC TO AC)的方式，将此高压切换成趋近于市电的60Hz的交流波。

由于该低频机种的UPS是使用升压变压器结构，因此，可使用变压器作第一段先升压或降压，称之AVR的功能，而在市电电压低于或高于15％以上至30％以内，则可利用变压器升压或降压，将市电电压升压或降压15％，故应用低频机种的UPS一般皆能在市电低于或高于30％以内时，仍维持使用市电的电压，只有当市电电压高于或低于30％以上时，才切换至电池电压的模式。

惟，应用于高频机种的UPS则无此功能，以致当市电电压高于或低于市电的15％时，即切换至电池电压的模式，如此，将使得在市电不稳定或是用电尖峰时期，因市电电压过高或过低，而频频地切换至电池电压的模式，如此，将使得UPS一直处于电池电压工作模式，除使得电池寿命减低之外，如在市电电压持续的过高或过低时，将使该UPS的电池电压耗尽而造成关机，甚至无法使用的情况，造成计算机及其周边因市电压不足，以及UPS电池电压耗尽，而无法动作。

鉴于上述，本实用新型的一个目的是提供一能使高频机种的UPS在市电电压高于或低于15％以上至30％以内时，仍具有自动将市电电压降低或提升功能的侦测装置。

本实用新型的另一目的，在于提供一当市电输入电压过高或过低时(高于或低于市电的30％以上)，仍然能产生如同市电的交流电压。

为达成上述目的，本实用新型采用下列技术方案：

一种自动调整不间断电源的侦测装置，其特征在于它包括：

一用以将市电输入的电压升压或降压的升降压变压器；

一在市电输入电压过低时动作的第一继电器，其常开端接点、常闭端接点连接于市电的两输入，可动端接点连接于升降压变压器的一初级端；

一在市电输入电压过高时动作的第二继电器，其常开端接点、常闭端接点连接于市电的两输入，可动端接点连接于升降压变压器的另一初级端；

一在市电输入电压于正常情况下动作的第三继电器，其中的一常开端接点连接于升降压变压器的另一次级端，另一常开端接点连接于市电的一输出；

一用以侦测市电电压及其频率的状态的电压及频率侦测回路，其连接于市电；

一微电脑控制回路，连接于电压及频率侦测回路的输出，微电脑控制回路的输出连接于第一、第二继电器、第三继电器的线圈，该微电脑控制回路系在电压及频率侦测回路侦测出市电的输入电压时，会控制第一、第二及第三继电器的工作状态，进而达到降压、升压；将市电直接输出或激活不间断电源动作；

一整流充电回路，连接于市电，且整流充电回路连接于电池组，电池组连接于微电脑控制回路，该整流充电回路在有市电时，会将市电电压整流，并将整流后的电压输出至电池组，供应电池充电使用及各电路单元工作电压；以及

一直流至直流高压直流产生回路，连接于微电脑控制回路的输出，直流至直流高压直流产生回路的输出连接于一直流至交流交流产生回路，直流至交流交流产生回路的输出连接于第三继电器的常闭端接点，该直流至直流高压直流回路在市电输入电压高于或低于市电电压时，会由微电脑控制回路控制该第三继电器不动作，而由其产生高压直流，并经由直流至交流交流产生回路产生如市电的交流电压，经第三继电器输出电压。

所述微电脑控制回路连接于一显示单元。

所述第三继电器的可动端接点连接于一交流输出回路和负载侦测回路。

所述直流至直流高压直流产生回路由直流至直流信号产生及控制回路、驱动回路及高压直流整流回路连接组成。

所述升降压变压器连接一以抑制自市电输入的噪声的滤波器。

本实用新型的优点：能使高频机种的UPS在市电电压高于或低于15％以上至30％以内时，仍具有自动将市电电压降低或提升的功能，不会发生切换至电池电压模式、耗尽电池能量或无法使用的诸多情况。

下面结合附图和实施例详细说明

图1是传统应用于低频的不间断电源的电路架构图；

图2是传统应用于高频的不间断电源的电路架构图；

图3是本实用新型的电路架构图；

图4是本实用新型电压及频率侦测回路的电路图；

图5是本实用新型微电脑控制回路的电路图；

图6是本实用新型整流充电回路的电路图；

图7是本实用新型DC TO DC高压直流产生回路的电路图；

图8是本实用新型DC TO AC交流产生回路电路图；

图9是本实用新型显示器的电路图；

图10是本实用新型EMI滤波器、升降压变压器及继电器组成的电路图；

图11是本实用新型的一作动实施例图；

图12是本实用新型的另一作动实施例图；

图13是本实用新型又一作动实施例图。

请参阅图3，本实用新型系一种自动调整不间断电源(UPS)的侦测装置，其包括有EMI滤波器1、升降压变压器2、第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、电压及频率侦测回路3、微电脑控制回路4、整流充电回路5、电池组6、DC TO DC(直流至直流)高压直流产生回路7、DC TO AC(直流至交流)交流产生回路8、AC(交流)输出回路和负载侦测回路7及显示器10等单元；其中：

EMI滤波器1，用以抑制自交流电压(市电)AC输入的噪声，其由电容C1及变压器T1连接组成，如图10。

升降压变压器2，系一AVR变压器，其一次级端#4连接于EMI滤波器1的输出L-L，升降压变压器2系将自EMI滤波器1输出的电压予以升压或降压。

第一继电器K1，其常开端接点b连接于EMI滤波器1的一输出L-L，常闭端接点a连接于EMI滤波器1的另一输出L-N，可动端接点c连接于升降压变压器2的一初级端#2，且第一继电器K1的线圈L的一端接地。第一继电器K1系在市电输入电压于正常情况下不动作，意即，保持在常闭线路状态(可动端接点c与常闭端接点a连通)；反之，当市电输入电压过低时，第一继电器K1即动作，保持在常开线路状态(可动端接点c与常开端接点b连通)。

第二继电器K2，其常开端接点b连接于EMI滤波器1的一输出L-L，常闭端接点a连接于EMI滤波器1的另一输出L-N，可动端接点c连接于升降压变压器2的另一初级端#1，且第二继电器K2的线圈L的一端接地。第二继电器K2系在市电输入电压于正常情况下不动作，意即，保持在常闭线路状态(可动端接点c与常闭端接点a连通)；反之，当市电输入电压过高时，第二继电器K2即动作，保持在常开线路状态(可动端接点c与常开端接点b连通)。

第三继电器，其一常开端接点b连接于升降压变压器2的另一次级端#3，另一常开端接点e连接于EMI滤波器1的另一输出L-N。第三继电器K3系在市电输入电压于正常情况下动作，意即，保持在常开线路状态(可动端接点c、f同时与常开端接点b、e连通)；反之，当市电输入电压低于或高于市电30％以上时，第三继电器K3即不动作。

电压及频率侦测回路3，连接于EMI滤波器1，该电压及频率侦测回路3用以侦测市电电压及其频率的状态，如图4，其由桥氏整流器D7、放大器U1A、U1B…等组件连接组成，其中市电侦测系透过桥氏整流器D7、电阻R5、R6、R8及放大器U1A取得隔离电压；市电频率则由电阻R12、R15、二极管D9、D10及放大器U1B取得。

微电脑控制回路4由微处理器U7、开关SW1、石英振荡器Y1…等组件连接组成，如图5，其中微处理器U7系一具有A/D转换功能的组件；开关SW1用以选择电压及频率，其连接于电压及频率侦测回路3的输出，该微电脑控制回路4的输出分别连接于第一、第二继电器K1、K2、第三继电器K3的线圈L的另端及一由发光二极管D51-D54、电阻R79、R80、R82、R85、晶体管Q29、Q30…等组件连接组成的显示器10，以提供UPS不同状况的显示，如图9。微电脑控制回路4系在电压及频率侦测回路3侦测出市电输入电压的状态时，会控制第一、第二及第三继电器K1、K2、K3的工作情况，进而达到降压、升压，将市电直接输出或激活UPS动作。

整流充电回路5由全波整流器D11、MOSFET U15、变压器T3、齐纳二极管ZD2…等组件连接组成，如图6，其连接于EMI滤波器1的两输出L-L、L-N，且整流充电回路5连接于电池组6，电池组6连接于微电脑控制回路4。整流充电回路5在有市电时，会将自EMI滤波器1输出的交流电压整流，并将整流后的电压输出至电池组6，对电池充电，提供各电路单元工作电压。

DC TO DC高压直流产生回路7，由DC TO DC信号产生及控制回路71、驱动回路72及高压直流整流回路73连接组成，其连接于微电脑控制回路4的输出，该DC TO DC高压直流产生回路7的输出连接于DC TO AC交流产生回路8，该DC TO AC交流产生回路8的输出连接于第三继电器K3的常闭端接点a、d，第三继电器K3的可动端接点c、f分别连接于AC输出回路和负载侦测回路9。DC TO DC高压直流产生回路7在市电输入电压高于或低于市电30％以上时，会由微电脑控制回路4控制第三继电器K3不动作，而由其产生高压直流，且经DC TO AC交流产生回路8产生如同市电的交流电压，并经第三继电器K3、AC输出回路和负载侦测回路9输出电压。

请参阅图7,DC TO DC高压直流产生回路7由PWM(PULSE WIDTHMODULATOR)产生器U3、高频变压器T4、MOSFET Q6-Q7…等组件连接组成，其系由PWM产生器以推挽(PUSH-PULL)方式透过高频变压器T4将DC12V升压至DC180V左右(5、6线圈和7、8线圈并联)或360V左右(5、6线圈和7、8线圈串联)。

请参阅图8,DC TO AC交流产生回路8由MOSFET Q17-Q20、晶体管Q15、Q21、Q39、Q40…等组件连接组成，当微电脑控制回路4将60Hz的H信号经电阻R94送至晶体管Q15B脚，使得晶体管Q15导通，而晶体管Q15的C脚为L，所以MOSFET Q18截止，同时也使得MOSFET Q17B脚为L，而MOSFETQ17C脚为H，使得MOSFET Q17导通，致HV-DC经由MOSFET Q17导通而至R111输出；

在此同时，当微电脑控制回路4将PWM的L信号经电阻R103送至晶体管Q21B脚，使得晶体管Q21截止，而晶体管Q21的C脚为H,MOSFET Q20G为H，所以MOSFET Q20导通，以致R110输出端接地，而与R111输出的HV-DC形成输出电压PP值为160-180V，同时也使得晶体管Q40B脚为H，而晶体管Q40C脚为L，所以MOSFET Q17为截止，而使得HV-DC无法由MOSFET Q17导通输出；

当下一个周期时，则PWM及60Hz信号互换HL，所以输出也将转变，而达到交流输出的目的。

请参阅图11，当市电输入电压在正常状态时，市电途径经由EMI滤波器1、升降压变压器2的次级端#4#3及第三继电器K3动作，而由AC输出回路和负载侦测回路7输出电压，此时，升降压变压器2因第一、第二继电器K1及K2未动作，使得升降压变压器2的初级端#1#2短路，致使升降压变压器2的次级端#3#4如同短路而将市电直接输出。

请参阅图12，当市电输入电压过低时(低于市电的15％以上至30％以内)，电压及频率侦测回路3即会侦测出，并由微电脑控制回路4控制第一继电器K1动作，意即，升降压变压器2的初级端#2接于市电的一输入L-L，初级端#1接于市电的另一输入L-N，使得升降压变压器2的次级端#3#4产生15V的电压，由于该电压与输入电压同相位，故使得输出电压会加上升降压变压器2的15V的电压，达到提升电压的目的。

请参阅图13，当市电输入电压过高时(高于市电的15％以上至30％以内时)，电压及频率侦测回路3即会侦测出，并由微电脑控制回路4控制第二继电器K2动作，意即，升降变压器2的初级端#2接于市电的另一输入L-N，初级端#1接于市电的一输入L-L，使得升降压变压器2的次级端#3#4产生15V的电压，由于该电压与输入电压相位相反，故使得输出电压减去升降压变压器2的15V的电压，达到降低电压的目的。

复参阅图3，当市电输入电压过低或过高时(高于市电的30％以上时)，电压及频率侦测回路3即会侦测出，并由微电脑控制回路4控制第三继电器K3不动作；此时，微电脑控制回路4会控制DC TO DC高压直流回路7动作，产生高压直流，并经由DC TO AC交流产生回路8，产生如同市电的交流电压，而经由第三继电器K3、AC输出回路和负载侦测回路7输出电压。

惟，以上所述仅为本实用新型的较佳可行实施例，非因此即拘限本实用新型的专利范围，故举凡运用本实用新型说明书及图式内容所为的等效结构变化，均同理皆包含于本实用新型的范围内，合予陈明。

Claims (5)

1．一种自动调整不间断电源的侦测装置，其特征在于它包括：

一用以将市电输入的电压升压或降压的升降压变压器；

一在市电输入电压过低时动作的第一继电器，其常开端接点、常闭端接点连接于市电的两输入，可动端接点连接于升降压变压器的一初级端；

一在市电输入电压过高时动作的第二继电器，其常开端接点、常闭端接点连接于市电的两输入，可动端接点连接于升降压变压器的另一初级端；

一在市电输入电压于正常情况下动作的第三继电器，其中一常开端接点连接于升降压变压器的另一次级端，另一常开端接点连接于市电的一输出；

一用以侦测市电电压及其频率的状态的电压及频率侦测回路，其连接于市电；

一微电脑控制回路，连接于电压及频率侦测回路的输出，微电脑控制回路的输出连接于第一、第二继电器、第三继电器的线圈；

一整流充电回路，连接于市电，且整流充电回路连接于电池组，电池组连接于微电脑控制回路；以及

一直流至直流高压直流产生回路，连接于微电脑控制回路的输出，直流至直流高压直流产生回路的输出连接于一直流至交流交流产生回路，直流至交流交流产生回路的输出连接于第三继电器的常闭端接点，该直流至直流高压直流回路产生高压直流，经由直流至交流交流产生回路产生如市电的交流电压，并经第三继电器输出电压。

2．如权利要求1所述的自动调整不间断电源的侦测装置，其特征在于所述微电脑控制回路连接于一显示单元。

3．如权利要求1所述的自动调整不间断电源的侦测装置，其特征在于所述第三继电器的可动端接点连接于一交流输出回路和负载侦测回路。

4．如权利要求1所述的自动调整不间断电源的侦测装置，其特征在于所述直流至直流高压直流产生回路由直流至直流信号产生及控制回路、驱动回路及高压直流整流回路连接组成。

5．如权利要求1所述的自动调整不间断电源的侦测装置，其特征在于所述升降压变压器连接一以抑制自市电输入的噪声的滤波器。

Images