集成保护电源制造技术

本实用新型专利技术涉及一种供电脑使用的集成保护电源，它是在一标准开关电源结构内，增加不间断供电电源功能，其中包括有关电路及后备电池。当电网不正常时，可保证电脑（包括显示器）连续工作。该电源安装于电脑机箱内，具有直接与电脑的双向通讯功能，随时向用户主机提供交流电网运行状况以及后备供电信息。用户可通过预置或根据情况选择最佳的保护和节能方法。本实用新型专利技术可广泛用于各种微电脑的不间断供电，使电脑得到全方位保护。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
集成保护电源本技术属电源领域，特别涉及用于电脑的集成保护电源。目前，微电脑已广泛应用，尤其在各种企业，数据处理及其运行程序是其宝贵资源。而电网易受外界干扰而发生局部过载及短路跳闸等现象。此外，大功率设备的起动、关闭会造成电压浪涌和下陷，雷电也会在电网上产生突波(瞬间可达几千伏)，这些都可使电脑供电中断，甚至损坏。断电事故对互联网影响更大，因此，不间断电源已被广泛使用。大功率不间断电源可同时保护几台电脑，但一台电脑的加电会对电源产生冲击而影响其它正在工作的电脑。在实现电源与多台微机通讯方面，无论硬件软件都会十分复杂，从而提高设备成本。小型外置不间断电源只保护一台电脑，由于电源与电脑分离，不但浪费空间，也使通讯互联不方便。在结构方面，由于不间断电源与开关电源有不少重复，也造成成本浪费。曾经有将后备电源与电脑设计成一体的思想，其产品有两种：一是在开关电源上加DC-DC转换电路，当出现停电时，后备设备电路可把电池的低压升为开关电源的高压。这种电源结构把电池放在电脑机箱，即把不间断电源拆为两部分放于电脑前后两端，以至机箱内有长的大功率电流引线，安装使用均不便，易对主机板产生电磁干扰。电池散热条件亦差。另一种内置后备电源叫“无忧卡”，它是一个插入主机板总线插槽的插卡，内中包-->括一个高能电池和电路。停电时该卡电路产生主机板总线需要的直流电压，并通过软件对电脑工作现场作存盘保护，电网供电正常时，软件将数据从磁盘送回内存。缺点是不能给显示器提供后备，同时由于电池容量所限，后备时间短，用户不能对停电现场作有效处理。而由软件保存数据的方法将随电脑硬件或系统软件的升级而不断更新，因此整套无忧卡售价昂贵，不易推广。随不间断电源的广泛应用，系统软件对电源要求不仅能在停电时供电，还要求电源具有与电脑通讯功能，但相应软硬件设备复杂昂贵。同时由于不间断电源与电脑有一定距离，通讯连接也不便。以上种种因素，归根结底要求实现将不间断电源与开关电源以及通讯部件集成于一个标准电源结构中。本技术的目的是提供一种把不间断电源的保护功能与开关电源有机结合的并使电源与电脑通讯的集成保护电源，而且整个装置包括电池在内被安装于一个标准开关电源结构内，并安装于电脑机箱中使电脑得到全面保护。实现本技术困难在于：1.在原有开关电源的有限容积内要增加不间断电源电路及后备电池；2.解决高密度安装，更要解决散热；3.要想法提高电池寿命以减少停机更换电池率；4.电路复杂，尤其增加与电脑的双向通讯功能，必须采用极为合理的电路设计方案；5.开关电源可以用拨动开关适应外界220V或110V电压，而不间断电源只能固定一种电压输出。本技术须具有两种交流电压的输出能力；6.以上困难都解决，还需附合国际和中国的认证标准。-->本技术通过以下技术方案完成：供电通过一个继电器加以控制：在正常供电情况下，交流AC经整流产生直流高压，再经转换器产生电脑所需直流电压，同时利用电池充电器将高压转换成电池的充电电压。当交流输入不正常时，控制电路(单片机)检测后，起动升压转换电路并产生一个高压输出到转换器的输入端，以维持正常直流电压输出。同时，继电器与逆变器连接，这时显示器交流由逆变器供给。下面结合附图对本技术进行详细说明：图1a为本技术实施例方框图之一；图1b为本技术实施例方框图之二；图1c为逆变器全桥电路图；图2a为升压转换电路之一；图2b为升压转换电路之二；图3a为交流电压转换成逻辑电位波形图；图3b为确定电网频率选通方法波形图；图4为串行口连接示意图；图5a为用屏幕按钮选择多种保护功能图；图5b为供电状况屏幕介面图；图6a为正面元件布局图；图6b为正面刻线图；图6c为反面刻线图；图6d为反面表贴元件布局图；图7为机壳结构图。图1a为一实施例框图，其中整流部件65、电容68及DC-DC转换部件66是开关电源所固有的。所增加的是后备电源52，-->包括电池充电器56、电池58、升压转换电路60、逆变器10和继电器54。在交流输入70正常情况下，显示器64由交流供电。当转为后备工作时，由继电器54与逆变器相连以供电。正常供电时，交流AC经整流器65及电容68沪波后，变为高压直流，再由转换器66产生电脑所需各种直流电压。同时电池充电器56把高压换为对电池58的充电电压。当交流输入过高或过低时，单片机检测后，启动升压转换电路60产生高压输出到转换器66的输入端，以维持直流电压正常输出。当交流无输入时，大电容68可维持VDC电压缓慢衰减，而转换电路66允许较大的输入电压变化范围。断电后，电容68可维持20毫秒以上的正常输出，而从断电检测至电池升压最多只需4毫秒，因此可充分保证直流输出不间断。同样，对显示器的后备供电，由于检测和驱动继电器54动作延时约为5毫秒，大大低于显示器内部高压直流的电压维持时间。这就保证显示器在转换过程中无闪烁现象。图1b为另一实施例：为进一步实施ATX标准，开关电源能产生两种后备交流输出的电路结构。ATX电源不同于过去的开关电源之处在于它有一个独立的后备电压方框67，它能输出+5V(SB)，如图1b中92所标示。以供网络管理及有关电路使用。另外由转换器66增加一路3.3V的直流输出以供主机板的低压节能电路使用，此电压可由电脑发来的PS-ON信号控制其输出或关闭如图1b中90所标示。电池充电器56的输入由转换器67产生的另一路电压提供。这样即使在电脑不工作时(PS-ON＝0)，只要有交流输入，也可对电池不停充电，以保证电池经常处于充足状态。图1b也揭示了如何沿用开关电源固有的电压选择开关59实现220V/110V选择输出问题：在220V电压系统中，交流电压经-->整流器65产生高压直流VDC，幅度相当于AC输入L、N二端峰值电压。此时，选择开关合向左端，当电网为110V时，选择开关59合向右端。交流输入一端N与整流器65输出的电压中点(VDC/2)连接。当交流输入端L电位高于N端时，整流器向位于上端的电容68’充电。当L端电位低于N端时，交流输入经整流向位于下端的电容68”充电。这样，两种不同的输入交流可整流产生相同的直流电压VDC。利用此双刀双掷选择开关，逆变器10的全桥电路(图1C)的直流高压端A(图1C-14)连至开关59的另一公共点，其对应的两端分别连接VDC和VDC/2。这样，逆变器10在后备工作时提供给显示器的交流电压值能自动适应(调整)不同电压系统。为实现上述方法，还需在后备工作时，升压电路60应能同时把电池电压VB升高并向VDC和VDC/2供电，使其保持二比一的电压比例。这种升压转换电路可以有两种方式：图2a为Fly back回扫电路的实例，升压变压器T2a次级绕组被等分为2组，并通过各自串联的二极管与电容68’和68”相连。这种升压电路由于变压器必须加气隙而增加了漏感损耗，效率约为80％。升压电路另一实例如图2b所示，这是推挽升压电路，效率可达90％以上。逆变器次级绕组等分为二，并通过四只整流二极管同时向电容68’和68”供电。以上二例的特点是采用与简单电压转换电路相同的变压器工艺和等量元件，实现二组等分电压输出。可在不同功率的二组输出时，保持VDC电压的稳定和电容68’及电容68”二端电压的对称关系。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成保护电源，包括整流部件、滤波电容及直流－直流转换部件，其特征在于还包括换接正常供电状态与后备供电状态的继电器、电池充电电路、电池、升压转换电路，将直流电压转换为交流电压的逆变器（当显示器的输入不一定非要交流不可的情况下，可以省略该逆变器）以及由单片机构成的控制电路，所有电路及器件安装于电脑机箱中，并且电网的交流电压端及逆变器分别与继电器连接，以便向显示器供交流电压，整流部件与电池充电电路连接，电池与升压转换电路连接，升压转换电路与逆变器连接。

【技术特征摘要】
1.一种集成保护电源，包括整流部件、滤波电容及直流—直流转换部件，其特征在于还包括换接正常供电状态与后备供电状态的继电器、电池充电电路、电池、升压转换电路，将直流电压转换为交流电压的逆变器(当显示器的输入不一定非要交流不可的情况下，可以省略该逆变器)以及由单片机构成的控制电路，所有电路及器件安装于电脑机箱中，并且电网的交流电压端及逆变器分别与继电器连接，以便向显示器供交流电压，整流部件与电池充电电路连接，电池与升压转换电路连接，升压转换电路与...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍福宁，
申请(专利权)人：阿姆斯戴尔公司，
类型：实用新型
国别省市：CA[加拿大]