抗强干扰不间断电源制造技术

本发明专利技术涉及数字计算机的电源装置，是一种即使电源出现最强的干扰或电网瞬时或长时间停电，计算机仍可安全工作的抗强干扰不间断电源。本发明专利技术通过对８只抗强干扰开关或触点的有序控制，使计算机既从电网吸取能量，又与交流电网中的任何操作过电压所引起的最强干扰电压相隔绝，是解决计算机及网络系统故障大多数是由电网强干扰引起这一技术难题的一个突破。本发明专利技术采用限压限流充电电路，蓄电池组可任意扩容，延长不间断时间。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字计算机的电源装置。是一种即使电源出现最强的干扰或电网瞬时或长时间停电，计算机仍可安全工作的抗强干扰不间断电源。计算机自专利技术使用以来，对人类文明的发展产生了极大的影响，但由于电源干扰引起的计算机故障率较高，也造成了很大的损失。我国某些轧钢厂和使用大型电气设备的电网中，在50周正弦波上可测到叠加有几百至1000多伏的尖峰干扰电压。IBM公司在美国电气工程师协会(IEEE)1974年年会上发表的论文中，论述该公司对美国各地电网监测中，发现仅在加利福尼亚洲平均每月有计算机故障130次，90％是由电源干扰所引起。从对电源干扰导致计算机系统失控硬件不能完全排除的现状出发，目前计算机系统软件设计大多采用冗余、陷井、监视跟踪定时器(看门狗)及热启动等技术。INTEL等芯片制造公司当前设计生产的单片机均设有监视跟踪定时器。(文件1何立民编著“单片机应用系统设计”，北京航空航天大学出版社，1994年，474页，488页)本专利技术的目的是为计算机提供一种可以完全摆脱电网强干扰和瞬时或长时间停电危害的抗强干扰不间断电源，以保证计算机安全运行。工频配电电网中产生的过电压，主要是操作过电压、弧光接地和谐振过电压，是电磁能量从某一初始状态从新分布平衡的过渡过程。其一般特征是波前很陡、幅度很高、衰减较快，是一种短暂的高频高压波(以下简称干扰电压)。对计算机危害最大的正是这种干扰电压。当具有高频高压波特征的干扰电压到达计算机电源电路时，电荷主要通过金属导体传导；通过电容和分布电容感应；通过绝缘体电阻及表面电阻泄漏；通过空气隙跳电和电磁波发射等途径到达计算机工作的心脏CPU和地址、数据、控制三总线及挂在三总线上的各种芯片电路。(以下简称CPU)。可以看出，干扰电压的电荷能否到达CPU，取决于交流电源系统与计算机CPU工作系统之间的从直流至高频的全频谱等值阻抗Zωo其中等值电容Cω影响很大。由于CPU中每一位都在频率很高的1、0二种电位变化状态下工作，是在计算机硬件特定电气参数R、L、C情况下电压跳变的过渡过程，只要外来电荷在某一瞬间改变CPU中某一位的状态，就会立即打乱计算机软件的正常运行而导致失控。而这正是计算机不同于一般电器对干扰电压耐受力很低，目前尚未得到彻底解决的技术难题。本专利技术的技术解决方案是提高计算机交流电源系统与CPU工作系统之间的全频谱等值阻抗Zω值，彻底阻断干扰电压从交流电源系统到达CPU工作系统的途径，从而保证CPU工作系统的安全运行。如果把干扰电压所具有的电磁能量比作洪水，防治的办法除了疏导渲泄(常使用雪崩二极管，压敏电阻、放电间隙、对地电容等)和筑堤阻挡(绝缘，电感等)之外，进入高于洪峰的高地则是最佳选择，即令Zω高到足以安全地阻挡干扰电压的最大峰值电压来保护CPU工作系统。本专利技术的特征是采用交流电源系统与CPU工作系统相互隔绝的设计，取二系统之间等值电容Cω足够小，其值为Cωo，设计绝缘电阻，跳电、爬电距离足够大达Rωo，从而有一安全的足够高的全频谱等值阻抗Zω值Zωo，使令计算机在工作环境长期工作中，当干扰电压不断随机到达计算机电源系统时，受到Zωo的有效阻断而使CPU工作系统能正常运行。附附图说明图1是本专利技术抗强干扰不间断电源(简称ZXUPS)的原理框图，其中A由干扰电压的渲泄阻挡电路、交直流转换电路及蓄电池组的限压、限流充电电路所组成。C由直流稳压电路及J的控制电路所组成，C也可以是经逆变为工频交流输出加J的控制电路所组成。D为负载计算机CPU工作电路。E1E2为电压、容量可按需组装的蓄电池组。本专利技术特征是当J1J’2导通，J’1J2断开时，AJ1E1组成电源系统，A通过J1对E1充电，蓄电池组从电网吸收能量。E2J’2CD组成CPU工作系统，蓄电池组E2通过J’2为CPU供电。当J1断开，E1脱离电源系统，继而J’1J’2导通，J1J2断开，E1E2J’1J’2D1D2与CD组成CPU工作系统，电压较高的才充过电的E1为CPU供电，E2由二极管D2的反向偏置而停止供电。这是E1E2转换时的过渡状态。接着在C部分J的控制电路控制下J’2断开，E2脱离CPU工作系统，继而J’1J2导通，J1J’2断开，AJ2E2组成电源系统，A通过J2对E2充电，E1J’1CD组成CPU工作系统，E1为CPU供电，完成E1E2充放电的转换。E1E2经过一个充放电工作期后，J2断开，开始E1E2另一个转换过程。本专利技术特征是在E1E2充放电往复循环的全过程中设计交流电源系统与CPU工作系统之间的全频谱等值阻抗达到Zωo值，使CPU工作系统既从电网中吸取电能，又与电源系统彻底隔绝，从而有效地防止干扰电压对计算机系统的危害。本专利技术采用的交流电源系统与CPU作系统之间绝缘的耐压强度，是在计算机工作环境温湿度等条件下，在电网干扰电压长期随机作用下，CPU工作系统可以安全运行的绝缘水平。为了以电网干扰电压的实际水平来考验这一绝缘水平，拟以国家标准GB6833.4-87(电源瞬态敏感度试验)和配电系统电器设备耐压水平为依据来确定考验Zωo的干扰试验电压Vωo的波形和幅值。例如以上升沿0.5μS，幅值2500V峰一峰值5KV，持续时间10μS的尖峰信号试验本专利技术的电源设备而负载计算机(排除计算机其它接口通道干扰)不出现故障，则应能有效地阻断文件1所述叠加有1000多伏的尖峰干扰电压(按有效值1300伏计，峰-峰值VF-F=22Vrm=3740V]]>)对计算机的危害。鉴于计算机使用现场不同的电网上，可能出现的最大干扰电压强弱差别较大，可以将电网干扰电压分为强、中、弱三个等级(待定)，并相应将全频谱等值阻抗Zωo分为Zω1、Zω2、Zω3，及试验电压Vω1、Vω2、Vω3三个等级(待定)，以降低设备成本合理使用。以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明实施例1附图1中A、E1、E2、CD相互之间的平面和立体相对位置有A-E1、A-E2、A-CD、E1-E2、E1-CD，E2-CD六种组合，设计各种组合均符合总体Zωo的要求，可以承受Vωo的试验。其中耐高频高压绝缘水平做到Vωo峰-峰值55KV或20KV属一般电工绝缘技术。采用经干燥浸漆处理或不处理的环氧玻璃布板等的湿热带或一般常用电工绝缘材料，在结构上结合选用绝缘材料和处理方式选取相互之间的绝缘距离。从等值电容Cωo值考虑，各种组合的相对位置设计大于承受耐压要求的跳爬电绝缘距离。本实施例充分考虑AE1E2CD分别对箱体壁，对地、对其它靠近它们的第三极形成的等值电容相串联的电容值，使之符合总体Cωo及Zωo要求。按电容公式C＝εS/d，空气和绝缘材料的ε值已定，面积S变化较小，而距离d予以加大实际上没有限制，所以本专利技术采用加大A、E1、E2、CD相互距离，以符合Zωo要求，并有安全系数。经上述考虑设计后，本专利技术A输出端仅有蓄电池组限压、限流直流充电电源正极a3、负极a4，任何干扰电压只有这二条通路可以向。后传送。同样E1、E2、C都分别只有二条联线可能通过干扰电压。图2是本专利技术A的线路图，变压器B初级之前的压敏电阻，电容电感是干扰电压的渲泄阻挡电路，次级经整流后与G5-G7，R9-R16，DW、C12组成限压、限流充电电路，用以保护蓄电池组和防止过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗强干扰不间断电源简称ＺＸＵＰＳ，其特征在于：通过对逻辑关系为Ｊ↓［１］＝＊↓［１］＝＊↓［２］＝Ｊ’↓［２］的８只开关的有序控制，使包含有工频交流电源降压整流电路、蓄电池组限压、限流充电电路和对具有高频高压特征的电网干扰电压的电磁能量有削弱吸收功能的渲泄、阻挡和吸收电路组合的Ａ部分与蓄电池组Ｅ１或Ｅ２交替组成ＺＸＵＰＳ交流电源系统；使Ｅ２或Ｅ１交替与由稳压电路或从直流至工频交流的逆变电路和Ｊ的控制电路组合的Ｃ部分组成ＺＸＵＰＳ的净化输出电源，这个净化电源与负载计算机系统组成ＣＰＵ工作系统。在ＺＸＵＰＳ交流电源系统中电网对Ｅ充电，在ＣＰＵ工作系统中，Ｅ为计算机系统供电。ＺＸＵＰＳ交流电源系统和ＣＰＵ工作系统之间在Ｅ↓［１］Ｅ↓［２］充放电工作和交替转换的全过程达到等值阻抗值Ｚ↓［ωｏ，使ＺＸＵＰＳ在 工作环境下，当具有任何波形和幅值的电网最强干扰电压长期随机到达ＺＸＵＰＳ交流电源系统时，受Ｚ↓［ωｏ］的有效隔离从而保证ＣＰＵ工作系统的安全运行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：乌开泰，
申请(专利权)人：乌开泰，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]