微计算机全内置在线型不间断电源及开关电源供电系统技术方案

一种微机全内置在线型不间断电源及开关电源综合供电系统，由参数调节交－直变换稳压、限流稳压充电、脉宽调制直流输出、多参量采样计数监控、正弦波脉宽调制输出和本机供电六个子系统组成。将不间断电源与机内开关电源有机地融为一体，并直接置于机箱内，实现转换时间为零的在线式供电，既节省了工作平台和设备费用，还具有省电、降低电源热耗、消除磁饱和影响、总体效率高、操作使用方便、能够适宜野外无交流电情况下的使用等特点。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算机供电系统的制造领域，特别涉及一种用于微计算机的全内置在线型不间断电源及开关电源的综合供电系统。目前，计算机市场上通用的正弦波输出不间断电源，一般都是由输入变压器、正弦波脉冲宽度调制-逆变器所组成，这种结构的不间断电源存在着体积大，只输出交流220伏的正弦波能量，无法内置于PC微计算机的机箱内，使用时必须与计算机的机内开关电源系统联用，且大多为非在线型，受一定的延时启动影响等缺点和弊端，而给使用者带来种种不便，另外这些不间断电源的售价也都相对较高。而美国SANTAK公司近两年推出的内置式微计算机不间断电源，虽然解决了缩小体积，随机性提高等问题，但仍存在着启动时有一定延时，占用机内空间，无法与机内的开关电源兼容等缺憾和不足。本专利技术的目的就在于改进了上述现有不间断电源的种种弊端和不足，而提供了一种将微计算机的不间断电源与机内开关电源融为一体，共置于机箱之内的，能够为微计算机的各个工作系统和显示器提供所需要的工作电源，能够在突发性故障和停电时保护运行数据完整无损和微计算机继续工作，具有后备蓄电池供电转换时间为零的在线性特征的，全内置在线型微计算机不间断电源及开关电源综合供电系统。本专利技术的目的是通过下述技术方案而得以实现的，一种微计算机全内置在线型不间断电源及开关电源综合供电系统，是由三块双面印刷线路板和一组蓄电池组构成的参数调节型交流一直流变换稳压系统、限流稳压充电系统、脉冲宽度调制直流功率输出系统、多参量采样计数式监控系统、正弦波脉冲宽度调制功率输出系统、本机供电系统六个子系统的电路组成的，整个系统完全置于微计算机的机箱内，其中参数调节型交流一直流变换稳压系统应用了开关型参数调节稳压原理，以抗干扰网络、启动电源电路、整流滤波电路、脉冲宽度调制控制电路、半桥逆变电路、隔离驱动电路、整流滤波电路、误差反馈电路组成，为各工作子系统提供所需要的直流电源；限流稳压充电系统以扩流电路、限流稳压充电电路向蓄电池组充电，并为各用电子系统供电；脉冲宽度调制直流功率输出系统以相同但相互独立的两套由脉冲宽度调制控制电路、隔离驱动电路、半桥逆变电路、整流滤波电路、误差反馈电路组成的系统，为微计算机提供各个不同范围的直流电源，以取代微计算机的机内开关电源系统；多参量采样计数式监控系统以电位转移及传感电路、逻辑比较判断电路、脉冲发生电路、0.5秒定时器、或门、计数器、20分钟定时器、或门、告警电路、隔离输出电路组成，完成对系统的过流、过压、蓄电池、市电输入等工作状态的监控；正弦波脉冲宽度调制功率输出系统以正弦波发生器、压控增益控制电路、精密整流电路、脉冲成形电路、隔离驱动电路、电平提升电路、跟随器、正弦波脉冲宽度调制控制电路、隔离驱动电路、半桥逆变器及整流滤波电路、门控电路组成，采用大规模直流脉宽调制集成电路技术和交-交矩阵解调技术实现高效率的高频正弦波脉冲宽度调制，为微计算机显示器提供准正弦波交流电源；本机供电系统由抗干扰电路、脉冲宽度调制电路、正激式功率变换器、整流滤波电路、误差反馈电路组成，为各子系统的工作提供七路独立的直流稳压电源。本专利技术的目的还通过下述技术方案而得以实现，一旦停电或市电发生异常，在线式电源以转换时间为零的方式由后备蓄电池组继续为微计算机的各工作子系统供电。脉宽调制直流功率输出系统的两套脉宽调制功率输出电路均采用大规模集成电路SG3525以软启动工作于同步方式。多参量采样计数式监控系统采用计数式监控技术对多参量的采样情况进行监控，一旦被控量发生异常，立即送出封锁信号，封锁各工作子系统的工作并发出告警。全系统采用分时启动方式，以降低各工作系统同步启动瞬间产生的较大浪涌，各系统先后启动的顺序为参数调节交流-直流变换稳压系统、本机供电系统、正弦波脉宽调制功率输出系统、脉宽调制直流功率输出系统。本专利技术具有以下特点和显著效果1、将不间断电源完全置于微计算机的机箱内，除了能为微计算机正常供电外，在突发停电或供电不正常时，能够以转换时间为零的在线方式投入正常供电，从而实现了无论市电是否正常都能为微计算机及显示器提供完全不受外界干扰的纯净、稳定的电源，保证其正常工作的目的。2、解决了微计算机不间断电源与机内开关电源一体化的难题，利用两个逆变器兼容了微计算机的开关电源功能，将交流稳压、高频滤波、尖峰吸收、在线式正弦波输出不间断电源与机内开关电源的设计合理巧妙地融为一体，并共置于微计算机的机箱内，使微计算机不再另行装置开关电源。3、采用半桥功率，正弦波输出方式，充分降低了电源热耗，彻底消除了磁饱和的影响，有效地保护了机器内部的元器件。4、采用多点抽样监控及软启动方式，消除了电源内部瞬间浪涌造成的误判断。5、采用全系统监控方式，具备过压、过流、停电、后备电池欠压等保护功能，并设有声光报警。6、采用正弦波脉冲宽度调制技术(SPWM)，从而实现了大范围集成，使交流-直流变换更加完善。7、输入级为开关降压调节，实现了与蓄电池电压的兼容，节省了体积硕大的工频变压器。8、设有自动限流型充电系统，包括对蓄电池电压的监控及切除，采用密封式免维护高能蓄电池为后备电源，并备有外接电池接口，供需要长时后备电源的用户使用。9、节省了计算机工作平台的使用面积。10、不仅可以为广大室内微计算机用户提供了方便，还特别适于野外无交流电情况下的微计算机使用。11、由于实现了不间断电源功能与开关电源一体化，减少了原机的开关电源费用，为用户节省了投入，同时因减少了一级逆变环节，使总体效率提高了一个数量级，达到了省电节约能源的目的。本专利技术的附图及图面说明如下附图说明图1是本专利技术的结构总框图；图2包括附图2A，附图2B，附图2C的组合是本专利技术的电原理实施总图，其结合为2A右接2B左，2B下接2C上；图3是本专利技术的参数调节型交一直流变换稳压系统的结构框图；图4是本专利技术的参数调节型交流-直流变换稳压系统的电原理实施图；图5是本专利技术的限流稳压充电系统的结构框图；图6是本专利技术的限流稳压充电系统的电原理实施图；图7是本专利技术的脉宽调制直流功率输出系统的结构框图；图8是本专利技术的脉宽调制直流功率输出系统的电原理实施图；图9是本专利技术的多参数采样计数监控系统的结构框图10是本专利技术的多参数采样计数监控系统的电原理实施图；图11是本专利技术的正弦波脉宽调制功率输出系统的结构框图；图12是本专利技术的正弦波脉宽调制功率输出系统的电原理实施图；图13是本专利技术的本机供电系统的结构框图；图14是本专利技术的本机供电系统的电原理实施图。下面将结合附图及实施例对本专利技术的技术方案作进一步地详述本专利技术是一种微计算机全内置在线型不间断电源及开关电源综合供电系统，是由完全置于微计算机的机箱内的三块双面印刷线路板和一组蓄电池组构成的参数调节型交流-直流变换稳压系统(1)、限流稳压充电系统(2)、脉冲宽度调制直流功率输出系统(3)、多参数采样计数式监控系统(4)、正弦波脉冲宽度调制及功率输出系统(5)和本机供电系统(6)六个子系统组成的，图1和图2分别示出了本专利技术的系统总体结构的方框图和电器原理实施总图。本专利技术各子系统能够实现的功能是参数调节型交流-直流变换稳压系统(1)利用开关型参数调节稳压原理，将输入范围为150～250伏、40～1K赫兹交流电网电压转变为56伏、320瓦的直流电源，作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微计算机全内置在线型不间断电源及开关电源综合供电系统，是由三块双面印刷线路板和一组蓄电池组构成的参数调节交流－直流变换稳压系统（１）、限流稳压充电系统（２）、脉冲宽度调制直流功率输出系统（３）、多参量采样计数监控系统（４）、正弦波脉冲宽度调制功率输出系统（５）和本机供电系统（６）六部分电路组成的，其特征在于全系统完全置于微计算机的机箱内，其中：ａ、参数调节交流－直流变换稳压系统（１）应用了参数调节型稳压方式，以抗干扰网络（８）、启动电源电路（９）、整流滤波电路（１０） 、脉宽调制控制电路（１１）、半桥逆变器（１２）、隔离驱动电路（１３、１３′）、整流滤波电路（１４）、误差反馈电路（１５）完成普通工频变压器的功能，为各工作系统提供所需要的直流功率；ｂ、限流稳压充电系统（２）以扩流电路（１６）、限流稳压充 电电路（１７）向蓄电池组（７）充电，并为各工作系统供电；ｃ、脉宽调制直流功率输出系统（３）以相同但又相互独立的两套由脉宽调制控制电路（１８，１８′）、隔离驱动电路（１９，１９＊；１９′１９′＊）、半桥逆变器（２０、２０′）、整流滤波电路 （２１、２１＊；２１′２１′＊）、稳压电路（２２，２２′）、误差反馈电路（２３，２３′）组成脉宽调制功率输出系统，为微计算机提供全部各个不同范围区间的工作电源，以省略和替代了微计算机的开关电源；ｄ、多参量采样计数监控系统（４）由以电位转 移及传感电路（２４）、逻辑比较判断电路（２５）、脉冲发生电路（２６）、０．５秒定时器（２７）、或门（２８）、计数器（２９）、２０分钟定时器（３０）、或门（３１）、告警电路（３２）、隔离输出电路（３３）组成，完成对系统的过流、过压、蓄电池、市电输入等工作状态的监控；ｅ、正弦波脉冲宽度调制功率输出单元（５）以５０赫兹正弦波发生器（３４）、压控增益控制电路（３５）、精密整流电路（３６）、电平提升电路（３７）、跟随器（３８）、脉冲整形电路（３９，３９′）、隔离驱动电路（４０，４０ ′）、正弦波脉冲宽度调制控制电路（４１）、隔离驱动电路（４２，４２′）、半桥逆变器及整流滤波器（４３）、门控电路（４４，４４′）组成，采用大规模直流脉宽调制集成电路技术和交－交矩阵解调技术实现高效率的高频正弦波脉冲宽度调制，为微计算机显示器提供准正弦波交流电源；ｆ、本机供电单元（６）由抗干扰电路（４５）、脉冲宽度调制电路（４６）、正激式功率变换器（４７）、整流滤波...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李建国，
申请(专利权)人：李建国，梁汝鹏，王治祥，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]