自耦互感式不间断开关电源制造技术

一种自耦互感式不间断开关电源，包括：主功率变压器（２００）；脉宽调制器（ＰＷＭ）；电池组（４００）；由输入保护（１０１）、高频滤波（１０２）、整流电路（１０３）、受脉宽调制器控制的高压开关（１０９）及主功率变压器的初级绕组（２０１）依次连接构成的高压开关回路；主功率变压器（２００）次级的低压整流输出电路（５００）；其特征在于还包括： 至少一个低压开关回路，它由电池组（４００）、隔离二极管（４０１）、受同一所述脉宽调制器ＰＷＭ控制而同步于所述高压开关的低压开关（４０２）及主功率变压器的部分次级绕组（２０２）组成，隔离二极管接于电池组与低压开关之间，低压开关（４０２）另一端接次级绕组（２０２）相应的自耦抽头（Ｌ），电池组的能量经过主功率变压器的次级绕组自耦抽头以自耦方式传输至次级绕组输出；以及， 一个中心控制单元（３００），用于接收低压输出、交流输入以及电池采样信号，控制ＰＷＭ工作，并与计算机通信。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及开关电源技术，具体是一种自耦互感式不间断开关电源。开关电源电压适应范围宽，变换效率高，已被计算机、通信设备、电子产品等广泛采用。通常，开关电源均没有不间断供电功能，可靠性要求高的设备除配置开关电源外，往往需要另外配置UPS电源，致使投资成本大大增加。专利号为94221822.1的中国专利《智能化能量互补在线不间断开关电源装置》提出一种不间断开关电源装置，该电源装置主要含主功率变压器、电池组、主功率变压器初级侧的两个各自隔离的高压开关回路和低压开关回路以及脉宽控制器PWM等，由PWM控制的高压开关回路和低压开关回路同步工作。其能量转换都是互感的方式，在低压开关回路工作时，同样符合基本的电磁感应定理。但是，在低压大电流的情况下，其效率较低，且存在较大的漏磁通造成的干扰。本自耦互感式不间断开关电源，包括主功率变压器(200)；脉宽调制器PWM(302)；电池组(400)；由输入保护(101)、高频滤波(102)、整流电路(103)、受脉宽调制器控制的高压开关(109)及主功率变压器的初级绕组(201)依次连接构成的高压开关回路；主功率变压器(200)次级(202)的低压整流输出电路(500)；其特征在于还包括至少一个低压开关回路，它由电池组(400)、隔离二极管(401)、受同一所述脉宽调制器控制而同步于所述高压开关的低压开关(402)及主功率变压器的次级绕组(202)的一部分组成，隔离二极管接于电池组与低压开关之间，低压开关(402)另一端接次级绕组(202)相应的自耦抽头(L)，电池组的能量经过主功率变压器的次级绕组自耦抽头以自耦方式传输至次级绕组输出；以及一个中心控制单元(300)，用于接收低压输出、交流输入以及电池采样信号，控制PWM工作，并与计算机通信。本技术突破了开关电源仅一路输入工作的常规思维，采用双路输入，并将主功率变压器的低压放电绕组经过等效变换，改为从低压次级绕组上适当位置的自耦抽头输入，即将低压开关回路以自耦方式设置于主功率变压器次级侧，通过一个脉宽调制器(PWM)同步控制主功率变压器初级侧的高压开关回路和次级侧的低压开关回路的工作，将交流电能和电池组电能变换成直流低压输出。其能量转换方式在高压工作时是互感方式，而在低压直流(第二能源)工作时，则是自耦和互感并行的，大大提高了低压回路的效率，降低漏磁通造成的干扰，线路大为简化，节约能源。本技术的自耦互感式不间断开关电源，工作可靠，转换效率高，节约能源；广泛适用于计算机网络、通信设备、电子产品等设备配套使用，无需另外配置UPS电源，可节省投资成本。本技术的典型实施例如附图说明图1所示，它为一个双路输入多路输出的开关电源装置。装置主要包括主功率变压器(200)；脉宽调制器PWM(302)；电池组(400)；一高压开关回路，由AC输入(CON1)，经过输入保护电路(101)，EMI滤波电路(102)，到整流桥(103)的交流侧，再由整流桥的负极输出，经由自动功率因数校正电路APFC(104)，二极管D(106)，滤波电容C(105)形成直流高压总线(108)，连接到主变压器(200)的初级绕组(201)一端，经高压开关Q(109)再到整流桥的正极，组成高压开关回路。一低压开关回路，由电池组(400)经过二极管(401)连接到低压开关(402)，再连接到主变压器(200)的次级(202)的一个相应抽头L点(202L)再经此绕组接地到电池的负极，组成低压开关回路。一中心控制回路，由PWM控制(302)及各控制和保护电路组成的中心控制单元(300)的输入连接到输出采样反馈(600)，和电池组(400)，并连接到AC检测电路输出(803)，脉宽调制器(302)输出接到一隔离驱动变压器(301)，由该驱动变压器的次级分为独立的两组，分别接到高压开关(109)，和低压开关(402)，以实现对高、低压开关的同步PWM控制。同时，该中心控制单元(300)还把从输出各电压及电流反馈采样(600)，和从电池(400)来的电压采样与各预设定进行比较，而实现各种保护。一充电及辅助电源回路(900)，高压总线(108)连接到一独立的DC/DC模块(900)，再输出连接到电池组(400)，对电池充电。还连接到AC检测控制回路(803)，以决定当AC正常时才对电池充电。并且另一路为备用辅助电压(+5VSB)输出。同时，也可提供一路中心控制单元(300)工作电压。一低压整流输出电路(500)，由主变压器(200)的次级(202)的不同电压的绕组(A，B，C，D)，各自的整流滤波部分组成多组传统输出电路，输出给不同的负载。一配合计算机232接口的智能接口(700)，本接口电路由中心控制单元(300)的连接得到交流正常信号和电池正常信号，经过本接口的逻辑处理成为符合232通信的标准，再连接到计算机的232接口，以实现软件对本装置的监控，同时，通过计算机网络，发出关于本装置状态的信息。同时，本接口电路还接受自RS232接口来的关机信号，以实现某些软件关机功能。还设有一个高压直流产生电路，它由主功率变压器的初级绕组(201)(即逆变时的次级绕组)、以及接于初级绕组(201)的逆变整流管(107)和滤波电容(105)组成。所述逆变的直流输出电压，通过一个直流高压输出控制电路输出，它由交流输入检测电路、隔离光耦、比较器以及继电器依次连接组成，当交流输入值低于设定值时，使继电器从交流输出转换到直流输出。高压回路实施电路见图2。本部分从AC输入插座到主变压器的高压侧线圈止。组成如下一个AC输入插座(CON1)，连接一个保险(F1)及一个冲击电流抑制器(TH1)和一个跨接的浪涌电压抑制器(TH2)，再连接到EMI滤波网络(C1、C2、C3、C4、L1)，到一桥式整流器BR1(103)的两交流输入端，形成交流高压输入回路。整流器BR1(103)的直流输出再经过一自动功率因素校正电感(104)、二极管D1(106)和平滑滤波储能电容C6(105)形成高压直流总线，再接到主变压器T(200)高压绕组(201)，经高压开关管Q2(109)的D-S极，连接到高压地(120)，而形成高压工作回路。由自动功率因数校正IC(111)，经过调整管Q1(110)及电阻R2和在电感(104)上的采样回路以及电感(104)和二极管D1共同组成自动功率因数校正电路。开关管Q2(109)的G极，经R7连接到驱动隔离变压器T2(301)次级一绕组，其初级绕组经过C26连接到中心控制单元(300)控制的PWM输出。高压回路工作原理是AC(CON1)输入经过输入保护(101)、高频滤波(102)到整流器(103)的两交流输入端，形成交流高压输入。整流器(103)的直流输出端经过APFC的电感(104)和二极管D1(106)，形成稳定的直流高压。当本装置工作时，直流高压经过受PWM控制的Q2(109)形成振荡，由主变压器(200)将能量转换传输到低压侧绕组(202)输出给负载。当AC输入低于设定值而不为0时(例如，低于110伏系统的90伏特时)，APFC将会脱离控制状态，则直流高压的电压会跟随AC输入降低而降低。此时，主变压器T(200)的低压侧(202L)的电池回路开始放电以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自耦互感式不间断开关电源，包括主功率变压器(200)；脉宽调制器(PWM)；电池组(400)；由输入保护(101)、高频滤波(102)、整流电路(103)、受脉宽调制器控制的高压开关(109)及主功率变压器的初级绕组(201)依次连接构成的高压开关回路；主功率变压器(200)次级的低压整流输出电路(500)；其特征在于还包括至少一个低压开关回路，它由电池组(400)、隔离二极管(401)、受同一所述脉宽调制器PWM控制而同步于所述高压开关的低压开关(402)及主功率变压器的部分次级绕组(202)组成，隔离二极管接于电池组与低压开关之间，低压开关(402)另一端接次级绕组(202)相应的自耦抽头(L)，电池组的能量经过主功率变压器的次级绕组自耦抽头以自耦方式传输至次级绕组输出；以及，一个中心控制单元(300)，用于接收低压输出、交流输入以及电池采样信号，控制PWM工作，并与计算机通信。2.根据权利要求1所述自耦互感式不间断开关电源，其特征在于还包括一个充电辅助电源，它的输入接到直流高压总线(108)，用于向电池组(400)充电，同时给负载提供一备用电压。3.根据权利要求1所述自耦互感式不间断开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉茂鑫，
申请(专利权)人：冉茂鑫，
类型：实用新型
国别省市：