專(zhuān)利名稱(chēng)：具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源電路，尤其涉及一種具有整合式充放電路的直流不間斷電源 電路(Uninterruptible power supply, UPS)。
背景技術(shù)：
隨著信息工業(yè)與高科技產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，大部分的精密電子儀器與設(shè)備需要依賴(lài) 高質(zhì)量的電源供應(yīng)來(lái)維持正常的運(yùn)行。在各種供電方式中，不間斷電源供應(yīng)器除了可以確 保電源不會(huì)間斷外，還可以提供高質(zhì)量電源，所以不間斷電源供應(yīng)器已經(jīng)成為現(xiàn)今提供高 質(zhì)量電源的一種最佳方案，目前廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、數(shù)據(jù)中心(Data center)以及一 些重要信息設(shè)備。傳統(tǒng)不間斷電源供應(yīng)器具有一個(gè)充電電路(charge circuit)與一個(gè)備份電力時(shí) 的直流-直流轉(zhuǎn)換電路(DC-DC converter circuit)，當(dāng)市電正常時(shí)傳統(tǒng)不間斷電源供應(yīng)器 會(huì)通過(guò)充電電路對(duì)電池充電，此時(shí)直流-直流轉(zhuǎn)換電路會(huì)停止運(yùn)行。反之，當(dāng)市電中斷時(shí)傳 統(tǒng)不間斷電源供應(yīng)器會(huì)利用直流-直流轉(zhuǎn)換電路將電池的電壓值，例如11伏特(V)，轉(zhuǎn)換為 設(shè)備的額定電壓值，例如12伏特，此時(shí)充電電路會(huì)停止運(yùn)行。由此可知，傳統(tǒng)不間斷電源供應(yīng)器需要采用充電電路與直流-直流轉(zhuǎn)換電路此兩 個(gè)獨(dú)立電路，使電池分別于市電正常與中斷時(shí)充電及放電，導(dǎo)致不間斷電源供應(yīng)器具有較 大的體積、較多的零件數(shù)目、較高的電路復(fù)雜度以及較高的制造成本。還因?yàn)槌潆婋娐放c直 流-直流轉(zhuǎn)換電路不會(huì)同時(shí)運(yùn)行，所以不間斷電源供應(yīng)器的電路使用率較低。因此，如何發(fā)展一種可改進(jìn)上述現(xiàn)有技術(shù)缺陷的具有整合式充放電路的直流不間 斷電源電路，實(shí)為相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員目前所迫切需要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，采用單 個(gè)整合式充放電路使儲(chǔ)能單元分別于輸入電源正常與異常時(shí)充電及放電，以使該具有整合 式充放電路的直流不間斷電源電路的體積較小、零件數(shù)目較少、電路復(fù)雜度較低、制造成本 較低以及電路使用率較高。此外，相較于傳統(tǒng)直流不間斷電源電路，于充電時(shí)，可以使具有 整合式充放電路的直流不間斷電源電路的運(yùn)行效率提升，另一方面，于放電時(shí)，可以增加儲(chǔ) 能單元的供電時(shí)間。為達(dá)上述目的，本發(fā)明的一較廣義實(shí)施例為提供一種具有整合式充放電路的直流 不間斷電源電路，用以接收輸入電源并在供電輸出端提供不間斷的直流輸出電源，其包含 交流-直流轉(zhuǎn)換電路，連接于供電輸出端與共接點(diǎn)；儲(chǔ)能單元，用以?xún)?chǔ)存電能；第一路徑切 換電路，連接于供電輸出端與儲(chǔ)能單元；第二路徑切換電路，連接于儲(chǔ)能單元與供電輸出 端；整合式充放電路，整合式充放電路的輸入端與輸出端分別連接于第一路徑切換電路與 第二路徑切換電路，用以使儲(chǔ)能單元充電或放電；以及運(yùn)行控制單元。其中，當(dāng)輸入電源異 常時(shí)，運(yùn)行控制單元控制第一路徑切換電路與第二路徑切換電路切換路徑，使整合式充放電路的輸入端與輸出端分別對(duì)應(yīng)連接于儲(chǔ)能單元與供電輸出端，且儲(chǔ)能單元放電的電能經(jīng) 由整合式充放電路傳送至供電輸出端；以及當(dāng)輸入電源正常時(shí)，運(yùn)行控制單元控制第一路 徑切換電路與第二路徑切換電路切換路徑，使整合式充放電路的輸入端與輸出端分別對(duì)應(yīng) 連接于供電輸出端與儲(chǔ)能單元，且整合式充放電路對(duì)儲(chǔ)能單元充電。為達(dá)上述目的，本發(fā)明的另一較廣義實(shí)施例為提供一種具有整合式充放電路的直 流不間斷電源電路，用以使直流供電設(shè)備供電至電子設(shè)備的直流輸出電源不間斷，其包含 儲(chǔ)能單元，與共接點(diǎn)連接，用以?xún)?chǔ)存電能；第一路徑切換電路，連接于直流供電設(shè)備的供電 端與儲(chǔ)能單元；第二路徑切換電路，連接于儲(chǔ)能單元與直流供電設(shè)備的供電端；整合式充 放電路，整合式充放電路的輸入端與輸出端分別連接于第一路徑切換電路與第二路徑切換 電路，用以使儲(chǔ)能單元充電或放電；以及運(yùn)行控制單元；其中，當(dāng)直流輸出電源異常時(shí)，運(yùn) 行控制單元控制第一路徑切換電路與第二路徑切換電路切換路徑，使整合式充放電路的輸 入端與輸出端分別對(duì)應(yīng)連接于儲(chǔ)能單元與直流供電設(shè)備的供電端，且儲(chǔ)能單元放電的電能 經(jīng)由整合式充放電路傳送至直流供電設(shè)備的供電端；以及當(dāng)直流輸出電源正常時(shí)，運(yùn)行控 制單元控制第一路徑切換電路與第二路徑切換電路切換路徑，使整合式充放電路的輸入端 與輸出端分別對(duì)應(yīng)連接于直流供電設(shè)備的供電端與儲(chǔ)能單元，且整合式充放電路對(duì)儲(chǔ)能單 元充電。本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路， 體積較小、零件數(shù)目較少、電路復(fù)雜度較低以及制造成本較低，電路使用率較高。此外，運(yùn)行 方式增加了電能損失較小的傳導(dǎo)模式，于充電時(shí)運(yùn)行效率提升，于放電時(shí)可以增加儲(chǔ)能單 元的供電時(shí)間。應(yīng)用于直流供電的場(chǎng)合時(shí)，例如數(shù)據(jù)中心或通信設(shè)備，可以省略交流-直流 轉(zhuǎn)換電路，而直接連于直流供電設(shè)備的供電端，以更低的成本來(lái)實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備運(yùn)行的可靠 度。



圖。
示意圖。


圖1 為本發(fā)明較佳實(shí)施例的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路的示意
圖2 為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路的
其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下 1 具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路
11 交流-直流轉(zhuǎn)換電路 13 第二路徑切換電路 12b、13b 第二接點(diǎn) 14:整合式充放電路 14a 整合式充放電路的輸入端 14b 整合式充放電路的輸出端 15 儲(chǔ)能單元 162 檢測(cè)電路 2 直流供電設(shè)備
12 第一路徑切換電路 12a、13a 第一接點(diǎn) 12c、13c 第三接點(diǎn) 141 充放控制電路
16 運(yùn)行控制單元 161 運(yùn)行控制器 3 數(shù)據(jù)中心
6
L1 第一電感Q1 第一開(kāi)關(guān)C。輸出電容COM 共接點(diǎn)K1 第一連接端Vin:輸入電源
K:供電輸出端 Vb:儲(chǔ)能單元的電壓值 V。直流輸出電源
D1 第一二極管 C1 第一電容 Rs 檢測(cè)電阻Vs:檢測(cè)電壓
具體實(shí)施例方式體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的一些典型實(shí)施例將在以下的說(shuō)明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的 是本發(fā)明能夠在不同的實(shí)施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說(shuō) 明及圖示在本質(zhì)上當(dāng)作說(shuō)明之用，而非用以限制本發(fā)明。請(qǐng)參閱圖1，其為本發(fā)明較佳實(shí)施例的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電 路的示意圖。如圖1所示，具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路1接收輸入電源Vin 并在供電輸出端K提供不間斷的直流輸出電源V。，其包含交流-直流轉(zhuǎn)換電路11、第一路 徑切換電路12、第二路徑切換電路13、整合式充放電路14、儲(chǔ)能單元15、運(yùn)行控制單元16 以及輸出電容C。。其中，交流-直流轉(zhuǎn)換電路11連接于第一路徑切換電路12的第二接點(diǎn) 12b與供電輸出端K，用以將交流的輸入電源Vin轉(zhuǎn)換為直流輸出電源V。，例如將110伏特 的交流電壓值轉(zhuǎn)換為12伏特的直流電壓值。而輸出電容C。連接于供電輸出端K與共接點(diǎn) COM之間。于本實(shí)施例中，第一路徑切換電路12與第二路徑切換電路13由繼電器(Relay)、 雙極結(jié)型晶體管(Bipolar Junction Transistor,BJT)或金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, M0SFET)實(shí)現(xiàn)，但不以此為限。 第一路徑切換電路12的第一接點(diǎn)1 與第二路徑切換電路13的第一接點(diǎn)13a分別連接于 整合式充放電路14的輸入端1 與輸出端14b，第一路徑切換電路12的第二接點(diǎn)12b與第 二路徑切換電路13的第二接點(diǎn)1 連接于供電輸出端K，第一路徑切換電路12的第三接點(diǎn) 12c與第二路徑切換電路13的第三接點(diǎn)13c連接于儲(chǔ)能單元15。整合式充放電路14除了可以對(duì)儲(chǔ)能單元15充電外，還可以將儲(chǔ)能單元15放電的 電能經(jīng)由整合式充放電路14傳送至供電輸出端K。于本實(shí)施例中，整合式充放電路14包 含充放控制電路141、第一電感L1、第一二極管D1、第一開(kāi)關(guān)％、第一電容C1以及檢測(cè)電阻 Rs，其中，第一電感L1連接于整合式充放電路14的輸入端1 與第一連接端K1之間，第一二 極管D1連接于第一連接端K1與整合式充放電路14的輸出端14b之間，第一電容C1連接于 整合式充放電路14的輸出端14b與共接點(diǎn)COM之間，第一開(kāi)關(guān)％與檢測(cè)電阻Rs在第一連 接端K1與共接點(diǎn)COM之間串聯(lián)連接。充放控制電路141分別連接于檢測(cè)電阻Rs的一端、第 一開(kāi)關(guān)A的控制端與運(yùn)行控制單元16的運(yùn)行控制器161，用以控制第一開(kāi)關(guān)％導(dǎo)通或截 止。當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)A導(dǎo)通時(shí)，流過(guò)檢測(cè)電阻民的電流會(huì)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生檢測(cè)電壓Vs，而充放控制電 路141則依據(jù)檢測(cè)電壓Vs調(diào)整第一開(kāi)關(guān)A導(dǎo)通的占空比(Duty cycle)大小。其中，第一 開(kāi)關(guān)A可以是但不限定為雙極結(jié)型晶體管或金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。于本實(shí)施例中，運(yùn)行控制單元16包含檢測(cè)電路162與運(yùn)行控制器161，其中檢測(cè)電路162分別連接于交流-直流轉(zhuǎn)換電路11的輸入端與運(yùn)行控制器161，用以檢測(cè)輸入電 源Vin(例如市電)的狀態(tài)。運(yùn)行控制器161可以是但不限為微處理器(Micro Controller Unit,MCU)或數(shù)字信號(hào)處理器(Digital SignalftOcessors，DSP)，其分別連接于檢測(cè)電路 162、第一路徑切換電路12的控制端、第二路徑切換電路13的控制端、充放控制電路141以 及儲(chǔ)能單元15，用以控制具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路1運(yùn)行。當(dāng)該輸入電源Vin異常時(shí)，例如中斷、電壓值過(guò)低、電壓值過(guò)高、頻率過(guò)低或頻率過(guò) 高，交流-直流轉(zhuǎn)換電路11無(wú)法輸出額定電壓值的直流輸出電源V。，運(yùn)行控制器161會(huì)控 制第一路徑切換電路12與第二路徑切換電路13切換路徑，第一路徑切換電路12的第一接 點(diǎn)1 與第三接點(diǎn)12c之間形成傳導(dǎo)路徑，第二路徑切換電路13的第一接點(diǎn)13a與第二接 點(diǎn)1 之間形成傳導(dǎo)路徑，使整合式充放電路14的輸入端1 與輸出端14b分別對(duì)應(yīng)連接 于儲(chǔ)能單元15與供電輸出端K，借此儲(chǔ)能單元15放電的電能便可經(jīng)由整合式充放電路14 傳送至供電輸出端K。于本實(shí)施例中，當(dāng)該輸入電源Vin異常時(shí)，運(yùn)行控制器161會(huì)控制整合式充放電路 14運(yùn)行使儲(chǔ)能單元15放電的電能經(jīng)由整合式充放電路14傳送至供電輸出端K，其中運(yùn)行 控制器161還會(huì)依據(jù)儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb決定整合式充放電路14的運(yùn)行模式。于本實(shí)施例中，于放電過(guò)程中，當(dāng)儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb大于直流輸出電源 V0的額定電壓值Vk時(shí)(Vb > Vk)，運(yùn)行控制器161控制整合式充放電路14以傳導(dǎo)模式 (pass-through mode)運(yùn)行，第一開(kāi)關(guān)Gl1截止，整合式充放電路14未將儲(chǔ)能單元15的電壓 值Vb升壓，而是直接將儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb依序經(jīng)由第一路徑切換電路12的第三接點(diǎn) 12c、第一路徑切換電路12的第一接點(diǎn)12a、整合式充放電路14的輸入端14a、第一電感Lp 第一二極管D1、整合式充放電路14的輸出端14b、第二路徑切換電路13的第一接點(diǎn)13a以 及第二路徑切換電路13的第二接點(diǎn)1 傳送至供電輸出端K，使儲(chǔ)能單元15放電的電能經(jīng) 由整合式充放電路14傳送至供電輸出端K，此時(shí)直流輸出電源V。的電壓值約等于儲(chǔ)能單元 15的電壓值Vb (V。= Vb)(實(shí)際上等于儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb減第一二極管D1的正向?qū)?電壓值0.7伏特(V。= Vb-0. 7))。接續(xù)放電，當(dāng)儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb小于或等于第一臨 界電壓值Vtl (Vb <= Vtl)時(shí)，運(yùn)行控制器161控制整合式充放電路14以脈沖寬度調(diào)制模式 (PWM mode)運(yùn)行，充放控制電路141控制第一開(kāi)關(guān)仏以脈沖寬度調(diào)制的方式導(dǎo)通與截止， 整合式充放電路14將儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb升壓后再傳送至供電輸出端K，此時(shí)直流輸 出電源V。的電壓值大于儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb (V。> Vb)。舉例而言，當(dāng)該輸入電源Vin異常，且儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb與直流輸出電源V。 的額定電壓值Vk分別為13伏特與12伏特時(shí)(Vb > Vk)，運(yùn)行控制器161控制整合式充放電 路14以傳導(dǎo)模式運(yùn)行，第一開(kāi)關(guān)％截止，整合式充放電路14未將儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb 升壓，而是直接將儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb依序經(jīng)由整合式充放電路14直接傳送至供電輸 出端K，使儲(chǔ)能單元15放電的電能經(jīng)由整合式充放電路14傳送至供電輸出端K，此時(shí)直流 輸出電源V。的電壓值約等于13伏特(V。= Vb)，實(shí)際上等于12. 3伏特(V。= Vb-O. 7)。接續(xù) 放電，當(dāng)儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb下降至12伏特的第一臨界電壓值Vtl (Vb <= Vtl)時(shí)，運(yùn)行 控制器161控制整合式充放電路14以脈沖寬度調(diào)制模式運(yùn)行，充放控制電路141控制第一 開(kāi)關(guān)A以脈沖寬度調(diào)制的方式導(dǎo)通與截止，整合式充放電路14將儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb 升壓后再傳送至供電輸出端K，此時(shí)直流輸出電源V。的電壓值為12伏特[V。> (Vb-0. 7)]。
8
當(dāng)輸入電源Vin正常時(shí)，交流-直流轉(zhuǎn)換電路11會(huì)輸出額定電壓值的直流輸出電 源V。，運(yùn)行控制器161會(huì)控制第一路徑切換電路12與第二路徑切換電路13切換路徑，使第 一路徑切換電路12的第一接點(diǎn)1 與第二接點(diǎn)12b之間形成傳導(dǎo)路徑，第二路徑切換電路 13的第一接點(diǎn)13a與第三接點(diǎn)13c之間形成傳導(dǎo)路徑，使整合式充放電路14的輸入端1 與輸出端14b分別對(duì)應(yīng)連接于供電輸出端K與儲(chǔ)能單元15。于本實(shí)施例中，當(dāng)輸入電源Vin正常時(shí)，運(yùn)行控制器161會(huì)控制整合式充放電路14 對(duì)儲(chǔ)能單元15充電，其中運(yùn)行控制器161還會(huì)依據(jù)儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb決定整合式充 放電路14是否以脈沖寬度調(diào)制的方式運(yùn)行而將直流輸出電源V。的電壓值升壓后再傳送至 儲(chǔ)能單元15對(duì)儲(chǔ)能單元15充電。于本實(shí)施例中，于充電過(guò)程中，當(dāng)儲(chǔ)能單元15因儲(chǔ)存電量較低使其電壓值Vb小于 直流輸出電源V。的電壓值時(shí)(Vb < V。)，運(yùn)行控制器161控制整合式充放電路14以傳導(dǎo)模 式運(yùn)行，第一開(kāi)關(guān)A截止，整合式充放電路14未將直流輸出電源V。的電壓值升壓，而是直 接將直流輸出電源V。依序經(jīng)由第一路徑切換電路12的第二接點(diǎn)12b、第一路徑切換電路 12的第一接點(diǎn)12a、整合式充放電路14的輸入端14a、第一電感L1、第一二極管D1、整合式 充放電路14的輸出端14b、第二路徑切換電路13的第一接點(diǎn)13a以及第二路徑切換電路 13的第三接點(diǎn)13c傳送至儲(chǔ)能單元15對(duì)儲(chǔ)能單元15充電，使儲(chǔ)能單元15的電量及電壓 值Vb上升，此時(shí)充電狀態(tài)的儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb約等于直流輸出電源V。的電壓值(Vb =V0)(實(shí)際上等于直流輸出電源V。的電壓值減第一二極管D1的正向?qū)妷褐?. 7伏特 (Vb = V0-O. 7))。接續(xù)充電，當(dāng)儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb大于或等于第二臨界電壓值Vt2 (Vb >=Vt2)時(shí)，運(yùn)行控制器161控制整合式充放電路14以脈沖寬度調(diào)制模式運(yùn)行，充放控制 電路141控制第一開(kāi)關(guān)A以脈沖寬度調(diào)制的方式導(dǎo)通與截止，整合式充放電路14將直流 輸出電源V。的電壓值升壓后再傳送至儲(chǔ)能單元15對(duì)儲(chǔ)能單元15充電，此時(shí)充電狀態(tài)的儲(chǔ) 能單元15的電壓值Vb大于直流輸出電源V。的電壓值(Vb > V0)。舉例而言，當(dāng)輸入電源Vin正常，且儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb與直流輸出電源V。的 電壓值分別為11伏特與12伏特時(shí)(Vb < V0)，運(yùn)行控制器161控制整合式充放電路14以傳 導(dǎo)模式運(yùn)行，第一開(kāi)關(guān)Ql截止，整合式充放電路14未將直流輸出電源V。的電壓值升壓，而 是直接將直流輸出電源V。經(jīng)由整合式充放電路14直接傳送至儲(chǔ)能單元15對(duì)儲(chǔ)能單元15 充電，此時(shí)充電狀態(tài)的儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb約等于12伏特(Vb = V0)，實(shí)際上等于11. 3 伏特(Vb = V。-0. 7)。接續(xù)充電，當(dāng)儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb上升至12伏特的第二臨界電壓 值Vt2時(shí)(Vb >= Vt2)，運(yùn)行控制器161控制整合式充放電路14以脈沖寬度調(diào)制模式運(yùn)行， 充放控制電路141控制第一開(kāi)關(guān)％以脈沖寬度調(diào)制的方式導(dǎo)通與截止，整合式充放電路14 將直流輸出電源V。的電壓值升壓后再傳送至儲(chǔ)能單元15對(duì)儲(chǔ)能單元15充電，此時(shí)充電狀 態(tài)的儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb為13. 7伏特(Vb > V0)。請(qǐng)參閱圖2并配合圖1，其中圖2為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的具有整合式充放電路 的直流不間斷電源電路的示意圖。圖2與圖1不同之處在于圖2的具有整合式充放電路的 直流不間斷電源電路1不包含交流-直流轉(zhuǎn)換電路11，且運(yùn)行控制單元16的檢測(cè)電路162 分別連接于直流供電設(shè)備2的供電端與運(yùn)行控制器161，用以檢測(cè)直流供電設(shè)備2提供的直 流輸出電源V。的狀態(tài)；另一個(gè)不同處在于圖2的第一路徑切換電路12的第二接點(diǎn)12b與 第二路徑切換電路13的第二接點(diǎn)1 連接于直流供電設(shè)備2的供電端。
如圖2所示，于本實(shí)施例中，直流供電設(shè)備2直接提供直流輸出電源V。至數(shù)據(jù)中心 3 (也可為其他電子設(shè)備，例如通信設(shè)備)，而具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路1 則直接連接于直流供電設(shè)備2的供電端，用以根據(jù)直流供電設(shè)備2提供的直流輸出電源V。 的狀態(tài)，使儲(chǔ)能單元15放電而提供電能至直流供電設(shè)備2的供電端，或接收直流輸出電源 V。的電能對(duì)儲(chǔ)能單元15充電。于本實(shí)施例中，檢測(cè)電路162用以檢測(cè)直流輸出電源V。的狀態(tài)。當(dāng)直流輸出電源 V0異常時(shí)，直流供電設(shè)備2無(wú)法提供額定電壓值的直流輸出電源V。，運(yùn)行控制器161會(huì)通過(guò) 檢測(cè)電路162判定直流輸出電源V。為異常狀態(tài)，且對(duì)應(yīng)控制第一路徑切換電路12與第二路 徑切換電路13切換路徑，使第一路徑切換電路12的第一接點(diǎn)12a與第三接點(diǎn)12c之間形 成傳導(dǎo)路徑，而第二路徑切換電路13的第一接點(diǎn)13a與第二接點(diǎn)1 之間形成傳導(dǎo)路徑， 此時(shí)，整合式充放電路14的輸入端1 與輸出端14b分別對(duì)應(yīng)連接于儲(chǔ)能單元15與直流 供電設(shè)備2的供電端，借此儲(chǔ)能單元15放電的電能便可經(jīng)由整合式充放電路14傳送至直 流供電設(shè)備2的供電端。當(dāng)直流輸出電源V。異常時(shí)，運(yùn)行控制器161會(huì)通過(guò)檢測(cè)電路162判定直流輸出電 源V。為正常狀態(tài)，且對(duì)應(yīng)控制整合式充放電路14運(yùn)行使儲(chǔ)能單元15放電的電能經(jīng)由整合 式充放電路14傳送至直流供電設(shè)備2的供電端，此時(shí)，運(yùn)行控制器161還會(huì)依據(jù)儲(chǔ)能單元 15的電壓值Vb決定整合式充放電路14的運(yùn)行模式。于放電過(guò)程中，當(dāng)儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb大于直流輸出電源V。的額定電壓值Vk 時(shí)(Vb > Vk)，運(yùn)行控制器161會(huì)控制整合式充放電路14以傳導(dǎo)模式運(yùn)行，第一開(kāi)關(guān)A截止， 整合式充放電路14未將儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb升壓，而是直接將儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb 依序經(jīng)由第一路徑切換電路12的第三接點(diǎn)12c、第一路徑切換電路12的第一接點(diǎn)12a、整 合式充放電路14的輸入端14a、第一電感L1、第一二極管D1、整合式充放電路14的輸出端 14b、第二路徑切換電路13的第一接點(diǎn)13a以及第二路徑切換電路13的第二接點(diǎn)1 傳送 至直流供電設(shè)備2的供電端，使儲(chǔ)能單元15放電的電能經(jīng)由整合式充放電路14傳送至直 流供電設(shè)備2的供電端，此時(shí)直流輸出電源V。的電壓值約等于儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb (V。 =Vb)(實(shí)際上等于儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb減第一二極管D1的正向?qū)妷褐?. 7伏特 (V0 = Vb-O. 7))。接續(xù)放電，當(dāng)儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb小于或等于第一臨界電壓值Vtl (Vb <= Vtl) 時(shí)，運(yùn)行控制器161會(huì)控制整合式充放電路14以脈沖寬度調(diào)制模式運(yùn)行，充放控制電路141 會(huì)控制第一開(kāi)關(guān)A以脈沖寬度調(diào)制的方式導(dǎo)通與截止，整合式充放電路14將儲(chǔ)能單元15 的電壓值\升壓后再傳送至直流供電設(shè)備2的供電端，此時(shí)直流輸出電源V。的電壓值大于 儲(chǔ)能單元15的電壓值Vb (V0 > Vb)。綜上所述，本發(fā)明的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，采用單個(gè)整合 式充放電路使儲(chǔ)能單元分別于輸入電源正常與異常時(shí)充電及放電，因此該具有整合式充放 電路的直流不間斷電源電路的體積較小、零件數(shù)目較少、電路復(fù)雜度較低以及制造成本較 低，其中整合式充放電路除了可以于輸入電源正常時(shí)對(duì)儲(chǔ)能單元充電外，還可以于輸入電 源異常時(shí)將儲(chǔ)能單元放電的電能經(jīng)由整合式充放電路傳送至供電輸出端，所以其電路使用 率較高。此外，整合式充放電路于充電與放電時(shí)，運(yùn)行控制單元依據(jù)儲(chǔ)能單元的電壓值決定 整合式充放電路的運(yùn)行方式為傳導(dǎo)模式或脈沖寬度調(diào)制模式，不同于傳統(tǒng)電路，運(yùn)行方式增加了電能損失較小的傳導(dǎo)模式，于充電時(shí)，可以使具有整合式充放電路的直流不間斷電 源電路的運(yùn)行效率提升，另一方面，于放電時(shí)，可以增加儲(chǔ)能單元的供電時(shí)間。應(yīng)用于直流 供電的場(chǎng)合時(shí)，例如數(shù)據(jù)中心或通信設(shè)備，本發(fā)明的具有整合式充放電路的直流不間斷電 源電路可以省略交流-直流轉(zhuǎn)換電路11，而直接連于直流供電設(shè)備2的供電端，以更低的成 本來(lái)實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備運(yùn)行的可靠度。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到在不脫離本發(fā)明所附的權(quán)利要求所揭示的本發(fā)明的 范圍和精神的情況下所作的更動(dòng)與潤(rùn)飾，均屬本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，用以接收一輸入電源并在一供電 輸出端提供不間斷的一直流輸出電源，其包含一交流-直流轉(zhuǎn)換電路，連接于一供電輸出端與一共接點(diǎn)；一儲(chǔ)能單元，用以?xún)?chǔ)存電能；一第一路徑切換電路，連接于該供電輸出端與該儲(chǔ)能單元；一第二路徑切換電路，連接于該儲(chǔ)能單元與該供電輸出端；一整合式充放電路，該整合式充放電路的輸入端與輸出端分別連接于該第一路徑切換 電路與該第二路徑切換電路，用以使該儲(chǔ)能單元充電或放電；以及一運(yùn)行控制單元；其中，當(dāng)該輸入電源異常時(shí)，該運(yùn)行控制單元控制該第一路徑切換電路與該第二路徑 切換電路切換路徑，使該整合式充放電路的輸入端與輸出端分別對(duì)應(yīng)連接于該儲(chǔ)能單元與 該供電輸出端，且該儲(chǔ)能單元放電的電能經(jīng)由該整合式充放電路傳送至該供電輸出端；以 及當(dāng)該輸入電源正常時(shí)，該運(yùn)行控制單元控制該第一路徑切換電路與該第二路徑切換電路 切換路徑，使該整合式充放電路的輸入端與輸出端分別對(duì)應(yīng)連接于該供電輸出端與該儲(chǔ)能 單元，且該整合式充放電路對(duì)該儲(chǔ)能單元充電。
2.如權(quán)利要求1所述的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，其特征在于，于 放電過(guò)程中，該運(yùn)行控制單元依據(jù)該儲(chǔ)能單元的電壓值決定該整合式充放電路的運(yùn)行模式 為一脈沖寬度調(diào)制模式或一傳導(dǎo)模式。
3.如權(quán)利要求2所述的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，其特征在于，于 放電過(guò)程中，當(dāng)該儲(chǔ)能單元的電壓值大于該直流輸出電源的額定電壓值時(shí)，該運(yùn)行控制單 元控制該整合式充放電路以該傳導(dǎo)模式運(yùn)行，以直接將該儲(chǔ)能單元的電壓值經(jīng)由該整合式 充放電路傳送至該供電輸出端。
4.如權(quán)利要求3所述的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，其特征在于，于 放電過(guò)程中，當(dāng)該儲(chǔ)能單元的電壓值小于或等于一第一臨界電壓值時(shí)，該運(yùn)行控制單元控 制該整合式充放電路以該脈沖寬度調(diào)制模式運(yùn)行，使該整合式充放電路將該儲(chǔ)能單元的電 壓值升壓后再傳送至該供電輸出端。
5.如權(quán)利要求2所述的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，其特征在于，于 充電過(guò)程中，該運(yùn)行控制單元依據(jù)該儲(chǔ)能單元的電壓值決定該整合式充放電路是否以該脈 沖寬度調(diào)制模式運(yùn)行而將該直流輸出電源的電壓值升壓后再傳送至該儲(chǔ)能單元對(duì)該儲(chǔ)能 單元充電。
6.如權(quán)利要求5所述的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，其特征在于，于 充電過(guò)程中，當(dāng)該儲(chǔ)能單元的電壓值小于該直流輸出電源的電壓值時(shí)，運(yùn)行控制單元控制 該整合式充放電路以該傳導(dǎo)模式運(yùn)行，以直接將該直流輸出電源經(jīng)由該整合式充放電路傳 送至該儲(chǔ)能單元對(duì)該儲(chǔ)能單元充電。
7.如權(quán)利要求6所述的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，其特征在于，于 充電過(guò)程中，當(dāng)該儲(chǔ)能單元的電壓值大于或等于一第二臨界電壓值時(shí)，該運(yùn)行控制單元控 制該整合式充放電路以該脈沖寬度調(diào)制模式運(yùn)行，使該整合式充放電路將該直流輸出電源 的電壓值升壓后再傳送至該儲(chǔ)能單元對(duì)該儲(chǔ)能單元充電。
8.如權(quán)利要求1所述的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，其特征在于，還包括一輸出電容，連接于該供電輸出端與該共接點(diǎn)之間。
9.如權(quán)利要求1所述的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，其特征在于，該 第一路徑切換電路與該第二路徑切換電路由繼電器、雙極結(jié)型晶體管或金屬氧化物半導(dǎo)體 場(chǎng)效應(yīng)晶體管實(shí)現(xiàn)。
10.如權(quán)利要求1所述的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，其特征在于，該 運(yùn)行控制單元包含一檢測(cè)電路，連接于該交流-直流轉(zhuǎn)換電路的輸入端，用以檢測(cè)該輸入電源的狀態(tài)；以及一運(yùn)行控制器，連接于該檢測(cè)電路、該第一路徑切換電路的控制端、該第二路徑切換電 路的控制端、該整合式充放電路以及該儲(chǔ)能單元，用以控制該具有整合式充放電路的直流 不間斷電源電路運(yùn)行。
11.如權(quán)利要求1所述的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，其特征在于，該 運(yùn)行控制器為微處理器或數(shù)字信號(hào)處理器。
12.如權(quán)利要求1所述的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，其特征在于，該 整合式充放電路包含一第一電感，連接于該整合式充放電路的輸入端與一第一連接端之間； 一第一二極管，連接于該第一連接端與該整合式充放電路的輸出端之間； 一第一電容，連接于該整合式充放電路的輸出端與該共接點(diǎn)之間； 一檢測(cè)電阻；一第一開(kāi)關(guān)，該第一開(kāi)關(guān)與該檢測(cè)電阻在該第一連接端與該共接點(diǎn)間串聯(lián)連接；以及 一充放控制電路，連接于該檢測(cè)電阻的一端、該第一開(kāi)關(guān)的控制端與該運(yùn)行控制單元， 用以控制該第一開(kāi)關(guān)導(dǎo)通或截止；其中當(dāng)該第一開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，流過(guò)該檢測(cè)電阻的電流對(duì)應(yīng)產(chǎn)生一檢測(cè)電壓。
13.如權(quán)利要求12所述的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，其特征在于， 該充放控制電路依據(jù)該檢測(cè)電壓調(diào)整該第一開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的占空比大小。
14.如權(quán)利要求12所述的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，其特征在于， 該第一開(kāi)關(guān)為雙極結(jié)型晶體管或金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
15.一種具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，用以使一直流供電設(shè)備供電至 一電子設(shè)備的一直流輸出電源不間斷，其包含一儲(chǔ)能單元，與一共接點(diǎn)連接，用以?xún)?chǔ)存電能； 一第一路徑切換電路，連接于該直流供電設(shè)備的供電端與該儲(chǔ)能單元； 一第二路徑切換電路，連接于該儲(chǔ)能單元與該直流供電設(shè)備的供電端； 一整合式充放電路，該整合式充放電路的輸入端與輸出端分別連接于該第一路徑切換 電路與該第二路徑切換電路，用以使該儲(chǔ)能單元充電或放電；以及 一運(yùn)行控制單元；其中，當(dāng)該直流輸出電源異常時(shí)，該運(yùn)行控制單元控制該第一路徑切換電路與該第二 路徑切換電路切換路徑，使該整合式充放電路的輸入端與輸出端分別對(duì)應(yīng)連接于該儲(chǔ)能單 元與該直流供電設(shè)備的供電端，且該儲(chǔ)能單元放電的電能經(jīng)由該整合式充放電路傳送至該 直流供電設(shè)備的供電端；以及當(dāng)該直流輸出電源正常時(shí)，該運(yùn)行控制單元控制該第一路徑切換電路與該第二路 徑切換電路切換路徑，使該整合式充放電路的輸入端與輸出端分別對(duì)應(yīng)連接于該直流供電 設(shè)備的供電端與該儲(chǔ)能單元，且該整合式充放電路對(duì)該儲(chǔ)能單元充電。
16.如權(quán)利要求15所述的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，其特征在于， 于放電過(guò)程中，該運(yùn)行控制單元依據(jù)該儲(chǔ)能單元的電壓值決定該整合式充放電路的運(yùn)行模 式為一脈沖寬度調(diào)制模式或一傳導(dǎo)模式。
17.如權(quán)利要求16所述的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，其特征在于， 于放電過(guò)程中，當(dāng)該儲(chǔ)能單元的電壓值大于該直流輸出電源的額定電壓值時(shí)，該運(yùn)行控制 單元控制該整合式充放電路以該傳導(dǎo)模式運(yùn)行，以直接將該儲(chǔ)能單元的電壓值經(jīng)由該整合 式充放電路傳送至該直流供電設(shè)備的供電端。
18.如權(quán)利要求17所述的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，其特征在于， 于放電過(guò)程中，當(dāng)該儲(chǔ)能單元的電壓值小于或等于一第一臨界電壓值時(shí)，該運(yùn)行控制單元 控制該整合式充放電路以該脈沖寬度調(diào)制模式運(yùn)行，使該整合式充放電路將該儲(chǔ)能單元的 電壓值升壓后再傳送至該直流供電設(shè)備的供電端。
19.如權(quán)利要求16所述的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，其特征在于， 于充電過(guò)程中，該運(yùn)行控制單元依據(jù)該儲(chǔ)能單元的電壓值決定該整合式充放電路是否以該 脈沖寬度調(diào)制模式運(yùn)行而將該直流輸出電源的電壓值升壓后再傳送至該儲(chǔ)能單元對(duì)該儲(chǔ) 能單元充電。
20.如權(quán)利要求19所述的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，其特征在于， 于充電過(guò)程中，當(dāng)該儲(chǔ)能單元的電壓值小于該直流輸出電源的電壓值時(shí)，運(yùn)行控制單元控 制該整合式充放電路以該傳導(dǎo)模式運(yùn)行，以直接將該直流輸出電源經(jīng)由該整合式充放電路 傳送至該儲(chǔ)能單元對(duì)該儲(chǔ)能單元充電。
21.如權(quán)利要求20所述的具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，其特征在于， 于充電過(guò)程中，當(dāng)該儲(chǔ)能單元的電壓值大于或等于一第二臨界電壓值時(shí)，該運(yùn)行控制單元 控制該整合式充放電路以該脈沖寬度調(diào)制模式運(yùn)行，使該整合式充放電路將該直流輸出電 源的電壓值升壓后再傳送至該儲(chǔ)能單元對(duì)該儲(chǔ)能單元充電。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有整合式充放電路的直流不間斷電源電路，其包含交流-直流轉(zhuǎn)換電路；儲(chǔ)能單元；第一路徑切換電路；第二路徑切換電路；整合式充放電路，其輸入端與輸出端分別連接于第一路徑切換電路與第二路徑切換電路，用以使儲(chǔ)能單元充電或放電；以及運(yùn)行控制單元。其中，當(dāng)輸入電源異常時(shí)，整合式充放電路的輸入與輸出端分別對(duì)應(yīng)連接于儲(chǔ)能單元與供電輸出端，使儲(chǔ)能單元放電的電能經(jīng)由整合式充放電路傳送至供電輸出端；該輸入電源正常時(shí)，整合式充放電路的輸入與輸出端分別對(duì)應(yīng)連接于供電輸出端與儲(chǔ)能單元，使整合式充放電路對(duì)儲(chǔ)能單元充電。本發(fā)明有體積較小、零件數(shù)目較少、電路復(fù)雜度較低、制造成本較低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102118057SQ201010002120
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月5日
發(fā)明者李嘉祥, 楊濱隆 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司