多供電模塊無縫切換的電源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種多供電模塊無縫切換的電源，包括：主供電模塊、備用供電模塊、充電電池組及輸出轉(zhuǎn)換模塊；主供電模塊與備用供電模塊分別經(jīng)過第一二極管和第二二極管向輸出轉(zhuǎn)換模塊提供輸入信號，充電電池組直接向輸出轉(zhuǎn)換模塊提供輸入信號，第一二極管陰極、第二二極管陰極、充電電池組正極與輸出轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接在同一結(jié)點(diǎn)。本實(shí)用新型采用不同電壓輸出的供電模塊結(jié)合二極管的開關(guān)功能，實(shí)行先后供電順序高低壓排序，稍低電壓輸出的供電模塊以在線備用的方式來保證輸出電能真正不間斷，而且可以實(shí)現(xiàn)市電供電被優(yōu)先輸出使用，現(xiàn)對于現(xiàn)有的UPS電源節(jié)省了機(jī)械切換開關(guān)，成本低，不同供電模塊之間有序切換且切換時(shí)間幾乎為零。
【專利說明】多供電模塊無縫切換的電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電源設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種多供電模塊無縫切換的電源?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]當(dāng)今的UPS (不間斷供電系統(tǒng))和EPS (消防用不間斷供電設(shè)施)在設(shè)計(jì)上還不能做到真正不間斷供電，傳統(tǒng)UPS和EPS在切換上現(xiàn)有方案均采用繼電器切換，而繼電器的觸點(diǎn)和擺臂之間有一定的距離，跳躍時(shí)間一般是在30mS-lS之間，該方案無法應(yīng)用精密設(shè)備上的供能保障，當(dāng)一個(gè)設(shè)備在其原本供電的A電源斷電，需要從其他B備用電源或C備用電源中獲取持續(xù)不斷的電能供電時(shí)，如果中間切換時(shí)出現(xiàn)有時(shí)間延時(shí)，都將會(huì)使終端設(shè)備重啟丟失數(shù)據(jù)，如國防設(shè)備，通訊基站，軍用偵測通訊設(shè)備等精密儀器，所造成的后果不堪設(shè)想。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型提供一種多供電模塊無縫切換的電源，能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)急供電輸出切換時(shí)真正無間斷時(shí)間(無縫切換)給負(fù)載供電，以解決上述問題。
[0004]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種多供電模塊無縫切換的電源，包括:對外輸出第一電壓值的主供電模塊、對外輸出第二電壓值的備用供電模塊、對外輸出第三電壓值的充電電池組及用于將不同輸入信號轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定輸出信號提供給負(fù)載的輸出轉(zhuǎn)換模塊；主供電模塊與備用供電模塊分別經(jīng)過一第一二極管和一第二二極管向輸出轉(zhuǎn)換模塊提供輸入信號，充電電池組直接向輸出轉(zhuǎn)換模塊提供輸入信號，第一二極管陰極、第二二極管陰極、充電電池組正極與輸出轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接在同一結(jié)點(diǎn)；第一電壓值減去第一二極管導(dǎo)通電壓值大于第二電壓值減去第二二極管導(dǎo)通電壓值，第二電壓值減去第二二極管導(dǎo)通電壓值大于第三電壓值。
[0005]優(yōu)選地，還包括一用于分別檢測主供電模塊輸出和備用供電模塊輸出的功率變換模塊，所述輸出轉(zhuǎn)換模塊具有一用于調(diào)節(jié)功率輸出的反饋端，功率變換模塊檢測到主供電模塊和備用供電模塊均無輸出時(shí)，向輸出轉(zhuǎn)換模塊的反饋端發(fā)送一用于使輸出轉(zhuǎn)換模塊降低功率輸出的反饋信號。
[0006]優(yōu)選地，輸出轉(zhuǎn)換模塊采用boost升壓電路。
[0007]優(yōu)選地，所述boost升壓電路包括:第一 PWM芯片U2、第一儲能電感L4、第一整流二極管D7及第一儲能濾波電容Cl I，輸出轉(zhuǎn)換模塊的輸入端依次通過第一儲能電感L4、第一整流二極管D7向第一儲能濾波電容Cll供能，第一儲能濾波電容向負(fù)載供電，其中，第一PWM芯片U2用于控制第一儲能電感L4與第一整流二極管D7的連接點(diǎn)與接地端之間的短接或斷開，第一 PWM芯片U2具有一反饋輸入端FB作為輸出轉(zhuǎn)換模塊的反饋端，第一 PWM芯片U2的反饋輸入端FB經(jīng)過依次經(jīng)過一第一限流電阻和檢流電阻接地，第一限流電阻與檢流電阻的連接點(diǎn)用于接入負(fù)載的返回電流。
[0008]優(yōu)選地，功率變換模塊包括:開關(guān)管Ql和分流電阻，分流電阻與開關(guān)管Ql的開關(guān)通道形成一串聯(lián)支路，該串聯(lián)支路并聯(lián)在檢流電阻的兩端，主供電模塊的輸出端和備用供電模塊的輸出端分別經(jīng)過隔離二極管作用于開關(guān)管Ql的控制端。
[0009]優(yōu)選地，所述功率變換模塊還包括:PNP型三極管Q2、二極管D8、偏置電阻R19及電阻R21，其中，主供電模塊的輸出端和備用供電模塊的輸出端上所連接的隔離二極管的陰極經(jīng)過電阻R21連接至三極管Q2的基極，二極管D8的陽極連接極管Q2的基極，二極管D8的陰極連接開關(guān)管Ql的控制端，三極管Q2的發(fā)射極連接二極管D8的陰極，三極管Q2的集電極接地，開關(guān)管Ql的控制端經(jīng)過偏置電阻R19接地。
[0010]優(yōu)選地，主供電模塊包括依次連接的:用于將交流轉(zhuǎn)換為直流的AC/DC轉(zhuǎn)換單元、用于將原邊線圈能量耦合到副邊線圈輸出的變壓器及用于控制變壓器原邊線圈上電壓脈沖寬度的開關(guān)控制單元。
[0011]優(yōu)選地，AC/DC轉(zhuǎn)換單元包括整流橋BDl及連接在整流橋BDl輸出端上的第一濾波電容Cl ;開關(guān)控制單元包括第二 PWM芯片、第二限流電阻、第二濾波電容C5、第一輔助線圈，第一濾波電容Cl上的電能經(jīng)過第二限流電阻在第二濾波電容C5上濾波，第二濾波電容C5向第二 PWM芯片供電，變壓器原邊線圈的一端連接濾波電容Cl，另一端連接至第二 PWM芯片的一開關(guān)接入引腳DRAIN，第二 PWM芯片還具有一接地引腳GND，第二 PWM芯片控制開關(guān)接入引腳DRAIN與接地引腳GND之間短接或斷開，接地引腳GND與設(shè)備地相連；第一輔助線圈與變壓器原邊線圈耦合，第一輔助線圈依次經(jīng)過一第三限流電阻R10、二極管D3將能量傳輸至第二濾波電容C5，第一輔助線圈還依次經(jīng)過電阻Rl I和電阻R12接地，電阻R12上的分壓反饋至第二 PWM芯片的反饋輸入引腳。
[0012]優(yōu)選地，還包括一與變壓器原邊線圈耦合的第二輔助線圈，第二輔助線圈依次經(jīng)過二極管D4及電容C7接地，電容C7上的電壓輸入到功率變換模塊。
[0013]優(yōu)選地，所述備用供電模塊采用風(fēng)能供電裝置、太陽能供電裝置或風(fēng)光互補(bǔ)供電裝置；備用供電模塊通過一穩(wěn)壓輸出模塊向外輸出，所述穩(wěn)壓輸出模塊包括:第三PWM芯片、第二儲能電感L3及第三濾波電容C23，第三PWM芯片具有電壓輸入引腳VIN、開關(guān)接入弓I腳SW、接地弓I腳GND、反饋弓I腳FB及使能弓丨腳CS，備用供電模塊向第三PWM芯片的電壓輸入引腳VIN供電，開關(guān)接入引腳SW依次經(jīng)過第二儲能電感L3和第三濾波電容C23向外輸出，第三PWM芯片控制其開關(guān)接入引腳SW與接地引腳GND之間短接或斷開，第三PWM芯片的接地引腳連接設(shè)備地；第三濾波電容C23上的電壓經(jīng)過依次串聯(lián)的電阻R40和電阻R18接地，電阻R18上的分壓反饋至該第三PWM芯片的反饋引腳FB。
[0014]上述技術(shù)方案可以看出，由于本實(shí)用新型實(shí)施例采用不同電壓輸出的供電模塊結(jié)合二極管的開關(guān)功能，實(shí)行先后供電順序高低壓排序，稍低電壓輸出的供電模塊以在線備用的方式來保證輸出電能真正不間斷，而且可以實(shí)現(xiàn)市電供電被優(yōu)先輸出使用，現(xiàn)對于現(xiàn)有的UPS電源節(jié)省了機(jī)械切換開關(guān)，成本低，不同供電模塊之間有序切換且切換時(shí)間幾乎為零。
[0015]另外，方案中還增加了功率變換模塊，能夠檢測到只有充電電池組單獨(dú)工作時(shí)，降低整個(gè)電源的功率輸出，以增加電池組的供電時(shí)間，進(jìn)一步保證了電源的安全性和應(yīng)急穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0017]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1中電源的結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例2中功率變換模塊分別采集主供電模塊和備用供電模塊的輸出電壓后反饋至輸出轉(zhuǎn)換模塊的連接結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例2中輸出轉(zhuǎn)換模塊的電路原理圖；
[0020]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例2中功率變換模塊的電路原理圖；
[0021]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例2中主供電模塊的AC/DC轉(zhuǎn)換單元的電路原理圖；
[0022]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例2中主供電模塊的變壓器及開關(guān)控制單元的電路原理圖；
[0023]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例2中備用供電模塊的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0025]實(shí)施例1:
[0026]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種多供電模塊無縫切換的電源，如圖1所示，包括:對外輸出第一電壓值的主供電模塊、對外輸出第二電壓值的備用供電模塊、對外輸出第三電壓值的充電電池組及用于將不同輸入信號轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定輸出信號提供給負(fù)載的輸出轉(zhuǎn)換模塊；主供電模塊與備用供電模塊分別經(jīng)過第一二極管D5和第二二極管D6向輸出轉(zhuǎn)換模塊提供輸入信號，充電電池組直接向輸出轉(zhuǎn)換模塊提供輸入信號，第一二極管D5陰極、第二二極管D6陰極、充電電池組正極與輸出轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接在同一結(jié)點(diǎn)。
[0027]本實(shí)用新型實(shí)施例中正是以二極管D5和二極管D6構(gòu)成一個(gè)無縫切換模塊；為了真正實(shí)現(xiàn)無縫有序切換，本實(shí)用新型實(shí)施例中還對各供電模塊做出了限定:即，主供電模塊輸出的第一電壓值減去第一二極管D5導(dǎo)通電壓值(每個(gè)二極管的固有性能參數(shù)，例如采用一般二極管，其導(dǎo)通電壓為0.3V)大于備用供電模塊輸出的第二電壓值減去第二二極管D6導(dǎo)通電壓值(此處同樣選擇導(dǎo)通電壓為0.3V的二極管)，同時(shí)，備用供電模塊輸出的第二電壓值減去第二二極管導(dǎo)D6通電壓值大于充電電池組輸出的第三電壓值。為便于理解，可采用公式表示為:V1-VD5 > V2-VD6 > V3，其中，Vl表示主供電模塊輸出的第一電壓值，V2表不備用供電模塊輸出的第二電壓值，V3表不充電電池組輸出的第三電壓值，VD5表不第一二極管D5的導(dǎo)通電壓，VD6表不第二二極管D6的導(dǎo)通電壓。
[0028]由于二極管具有單向?qū)ㄐ?，因此主供電模塊所連接的第一二極管具有隔離作用，防止其他供電模塊(備用供電模塊、充電電池組)輸出對主供電模塊的影響，備用供電模塊連接的第二二極管也具有同樣的隔離作用。
[0029]可以理解，主供電模塊和備用供電模塊均可以采用任何形式的供電模塊，本實(shí)用新型實(shí)施例中為了充分利用各供電模塊，主供電模塊采用市電供電模塊，即主供電模塊以市電作為輸入源，經(jīng)過AC/DC轉(zhuǎn)換模塊的整流濾波處理后形成直流供電模塊，而備用供電模塊則與主供電模塊不采用同一輸入源，備用供電模塊采用風(fēng)能供電裝置、太陽能供電裝置或風(fēng)光互補(bǔ)供電裝置，對于風(fēng)能供電裝置、太陽能供電裝置或風(fēng)光互補(bǔ)供電裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過現(xiàn)有的技術(shù)獲知，此處不再贅述。
[0030]由此可見，本實(shí)用新型實(shí)施例中三個(gè)供電模塊:主供電模塊以市電為能源輸入、備用供電模塊以風(fēng)能或太陽能作為能源輸入、充電電池組以自身存儲的提供能源供給，從三個(gè)方面保證了能源的不間斷供給。
[0031 ] 為了保證三個(gè)方面的能源供給能夠以主次之分有序進(jìn)行，本實(shí)用新型實(shí)施例中以市電能源作為主能源，風(fēng)能或太陽能作為備用能源，充電電池組作為備用能源的備用，以明顯的梯度形式對外供電，下面對本實(shí)用新型實(shí)施例中各供電模塊的無縫切換原理做出介紹。
[0032]結(jié)合圖1，當(dāng)存在市電供給的主供電模塊處于工作狀態(tài)時(shí)，其輸出第一電壓值為25V (此處僅為便于理解，實(shí)際中可以根據(jù)負(fù)載需要對各供電模塊的輸出電壓值做出調(diào)整)，備用供電模塊對外輸出的第二電壓值為24V，充電電池組對外輸出的第三電壓值為23V，第一二極管D5和第二二極管D6的導(dǎo)通電壓均為0.3V，則主供電模塊輸出的第一電壓值(25V)經(jīng)過第一二極管D5后在第一二極管D5陰極的電壓為24.7V(也是此時(shí)第二二極管D6的陰極電壓值)，其大于備用供電模塊輸出的第二電壓值(24V),也明顯大于充電電池組輸出的第三電壓值(23V),此時(shí),第二二極管D6處于截止?fàn)顟B(tài),備用供電模塊不向負(fù)載供電，充電電池組也處于充電狀態(tài)。
[0033]當(dāng)市電停止供給，主供電模塊處于停止工作狀態(tài)時(shí)，備用供電模塊輸出的第二電壓值(24V)經(jīng)過第二二極管D6在第二二極管D6的陰極產(chǎn)生的電壓為23.7V，該電壓仍然大于充電電池組輸出的第三電壓值(23V),充電電池組仍處于充電狀態(tài)，由備用供電模塊向負(fù)載供電，由此可見，主供電模塊切換到備用供電模塊的時(shí)間即為第二二極管D6的導(dǎo)通時(shí)間，實(shí)際上這個(gè)導(dǎo)通時(shí)間處于微秒級別，可以近似為O。
[0034]進(jìn)一步地，當(dāng)備用供電模塊也停止了工作，則充電電池組立即進(jìn)入了對外供電的狀態(tài)，負(fù)責(zé)向負(fù)載供電，這個(gè)切換時(shí)間為0，真正意義上實(shí)現(xiàn)了無縫切換的功能。
[0035]由于第一電壓值、第二電壓值、第三電壓值不同，因此本實(shí)用新型實(shí)施例中輸出轉(zhuǎn)換模塊承擔(dān)了將不同輸入信號轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定輸出信號提供給負(fù)載任務(wù)，即不同電壓水平的輸入信號，經(jīng)過輸出轉(zhuǎn)換模塊的處理轉(zhuǎn)換后，輸出穩(wěn)定電壓的信號至負(fù)載，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以據(jù)此設(shè)計(jì)出不同電路結(jié)構(gòu)的輸出轉(zhuǎn)換模塊，而且現(xiàn)有的功率轉(zhuǎn)換芯片也能夠?qū)崿F(xiàn)同樣的功能。
[0036]由此可見，本實(shí)用新型實(shí)施例中無縫切換模塊配合輸出轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)了多供電模塊的無縫切換并能夠得到穩(wěn)定的電壓輸出至負(fù)載。
[0037]實(shí)施例2:
[0038]為了能夠使多供電模塊無縫切換的電源在性能上進(jìn)一步得到改進(jìn)，發(fā)揮出更好的效果。本實(shí)用新型實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上做出了相應(yīng)的改進(jìn)，如圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例還包括:用于分別檢測主供電模塊輸出和備用供電模塊輸出的功率變換模塊，所述輸出轉(zhuǎn)換模塊具有一用于調(diào)節(jié)功率輸出的反饋端，功率變換模塊檢測到主供電模塊和備用供電模塊均無輸出時(shí)，向輸出轉(zhuǎn)換模塊的反饋端發(fā)送一用于使輸出轉(zhuǎn)換模塊降低功率輸出的反饋信號。由此可見，功率變換模塊能夠在主供電模塊與備用供電模塊停止工作時(shí)，控制輸出轉(zhuǎn)換模塊降低功率輸出，以減小充電電池組單獨(dú)供電時(shí)的功耗，延長充電電池的供電時(shí)長。
[0039]本實(shí)用新型實(shí)施例中輸出轉(zhuǎn)換模塊采用boost升壓電路，可以理解，這里僅引用boost升壓電路做示范應(yīng)用說明，當(dāng)然，在其他實(shí)施例中輸出轉(zhuǎn)換模塊也可以采用開關(guān)電源結(jié)構(gòu)的BUCK降壓電路實(shí)現(xiàn)輸出控制功能，也可以采用任何開關(guān)電源結(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(如反激，正激，半橋，推挽)，但凡有類似于這種輸出轉(zhuǎn)換方式的電路均應(yīng)在本實(shí)用新型保護(hù)范圍內(nèi)。
[0040]如圖3所示，所述boost升壓電路包括:第一PWM芯片U2、第一儲能電感L4、第一整流二極管D7及第一儲能濾波電容Cl I，輸出轉(zhuǎn)換模塊的輸入端依次通過第一儲能電感L4、第一整流二極管D7向第一儲能濾波電容Cll供能，第一儲能濾波電容Cll向負(fù)載供電，其中，第一 PWM芯片U2用于控制第一儲能電感L4與第一整流二極管D7的連接點(diǎn)與接地端之間的短接或斷開，第一 PWM芯片U2具有一反饋輸入端FB (反饋輸入引腳)作為輸出轉(zhuǎn)換模塊的反饋端，第一 PWM芯片U2的反饋輸入端FB經(jīng)過依次經(jīng)過一第一限流電阻R15和檢流電阻(由電阻R16和電阻R17并聯(lián)構(gòu)成)接地，第一限流電阻與檢流電阻的連接點(diǎn)用于接入負(fù)載的返回電流。
[0041]為了增加輸出轉(zhuǎn)換模塊的電壓輸出穩(wěn)定性，在二極管D7陰極增加穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓，如圖3所示，穩(wěn)壓管ZDl與穩(wěn)壓管ZD2串聯(lián)后連接在二極管D7與第一 PWM芯片U2的反饋輸入端FB之間，當(dāng)然，根據(jù)穩(wěn)壓管的耐壓性能可以增加或減少穩(wěn)壓管的數(shù)量。
[0042]第一 PWM芯片U2具有開關(guān)接入引腳SW和接地引腳GND，開關(guān)接入引腳WS與接地引腳GND在芯片U2內(nèi)是相當(dāng)于開關(guān)管的開關(guān)通道，芯片U2內(nèi)部產(chǎn)生PWM控制信號控制該開關(guān)通道的導(dǎo)通與截止，因此第一儲能電感L4與第一整流二極管D7的連接點(diǎn)連接在該芯片U2的開關(guān)接入引腳SW上，該芯片U2的接地引腳與接地端相連，能夠?qū)崿F(xiàn)控制第一儲能電感L4與第一整流二極管D7的連接點(diǎn)與接地端之間按照該P(yáng)WM控制信號的脈沖頻率進(jìn)行短接或斷開，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)換模塊對功率輸出的控制和調(diào)整，輸出轉(zhuǎn)換模塊輸出的電路由端子J2輸出給負(fù)載，經(jīng)過負(fù)載后由端子J3返回，構(gòu)成完整的供電回路，因此圖中是端子J2和端子J3分別連接負(fù)載的正極輸入端和負(fù)極輸入端。由負(fù)載返回的電流在檢流電阻上形成電壓反饋至芯片U2的反饋輸入端FB，實(shí)現(xiàn)對輸出的反饋控制。
[0043]實(shí)際應(yīng)用中該第一 PWM芯片U2可以采用XL6005型號芯片，該芯片的電壓輸入端VIN作為輸出轉(zhuǎn)換模塊的輸入端獲得外部電源供給，在電壓輸入端VIN與接地端之間并聯(lián)電容C8、電容C9、電容ClO進(jìn)行濾波處理，使得芯片工作更穩(wěn)定。該芯片具有一使能端EN，該使能端EN通過電阻R14接地，使開機(jī)時(shí)芯片U2能順利工作。
[0044]如圖4所示，本實(shí)用新型實(shí)施例中功率變換模塊包括:開關(guān)管Ql和分流電阻(由電阻R18和電阻R20并聯(lián)構(gòu)成)，分流電阻與開關(guān)管Ql的開關(guān)通道形成一串聯(lián)支路，該串聯(lián)支路并聯(lián)在檢流電阻(輸出轉(zhuǎn)換模塊中的電阻R16和電阻R17)的兩端，主供電模塊的輸出端和備用供電模塊的輸出端分別經(jīng)過隔離二極管作用于開關(guān)管Ql的控制端。此處的主供電模塊輸出端和備用供電模塊輸出端可以是直接輸出向負(fù)載的輸出端，也可以是對該直接輸出向負(fù)載的輸出端進(jìn)行變換輸出的輸出端，例如主供電模塊采用具有變壓器線圈的開關(guān)電源模塊時(shí)，可以采用輔助線圈由原邊線圈耦合得到一個(gè)輸出值，該輸出至能夠反映出主供電模塊輸出功率的大小即可。
[0045]由此可見，主供電模塊與備用供電模塊的輸出能夠控制開關(guān)管Ql的導(dǎo)通與截止，而一旦開關(guān)管Ql導(dǎo)通，則分流電阻會(huì)參與到輸出轉(zhuǎn)換模塊中的采樣電阻一起對負(fù)載返回的電流進(jìn)行分流，從而改變芯片U2的反饋輸入端FB處的反饋電壓。
[0046]為了進(jìn)一步保證對開關(guān)管Ql的有效控制，所述功率變換模塊還包括:PNP型三極管Q2、二極管D8、偏置電阻R19及電阻R21，其中，主供電模塊的輸出端VCCl和備用供電模塊的輸出端VCC2上所連接的隔離二極管D9、DlO的陰極經(jīng)過電阻R21連接至三極管Q2的基極，二極管D8的陽極連接極管Q2的基極，二極管D8的陰極連接開關(guān)管Ql的控制端，三極管Q2的發(fā)射極連接二極管D8的陰極，三極管Q2的集電極接地，開關(guān)管Ql的控制端經(jīng)過偏置電阻R19接地。
[0047]當(dāng)優(yōu)先選用市電為能源供給的主供電模塊供電和備用供電模塊均供電正常時(shí)，隔離二極管D9，隔離二極管DlO上通過的電流經(jīng)過電阻R21和二極管D8觸發(fā)開關(guān)管Q1，開關(guān)管Ql導(dǎo)通，將檢流電阻與分流電阻一起并聯(lián)對地，在芯片U2的反饋輸入端FB上形成一定的反饋電壓，輸出轉(zhuǎn)換模塊檢測到此反饋電壓后將按正常的最大設(shè)定值提供給負(fù)載供電，當(dāng)主供電模塊和備用供電模塊同時(shí)掉電時(shí)，開關(guān)管Ql的控制端電位被三極管Q2對地鉗位，二極管D8用于反向提高三極管Q2的射極電位，使三極管Q2可靠的對地導(dǎo)通，保證開關(guān)管Ql的徹底關(guān)斷，此時(shí)，芯片U2的反饋輸入端FB又會(huì)獲得另一電壓水平的反饋電壓，輸出轉(zhuǎn)換模塊將按設(shè)定降額的最小設(shè)定值提向負(fù)載供電，該功率變換模塊只要主供電模塊和備用供電模塊有一路供電正常，都會(huì)讓輸出轉(zhuǎn)換模塊提供最大功率給負(fù)載供電。
[0048]本實(shí)用新型實(shí)施例中的主供電模塊包括依次連接的:用于將交流轉(zhuǎn)換為直流的AC/DC轉(zhuǎn)換單元、用于將原邊線圈能量耦合到副邊線圈輸出的變壓器及用于控制變壓器原邊線圈上電壓脈沖寬度的開關(guān)控制單元。該主供電模塊的具體結(jié)構(gòu)可能會(huì)有所不同，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以由此獲得能夠以市電為能源供給的主供電模塊。
[0049]對于本實(shí)用新型實(shí)施例中主供電模塊的具體結(jié)構(gòu)可參見圖5及圖6所示，AC/DC轉(zhuǎn)換單元包括整流橋BDl及連接在整流橋BDl輸出端上的第一濾波電容Cl ；AC/DC轉(zhuǎn)換單元的輸入端AC NUAC LI連接交流市電，其火線AC LI上串接保險(xiǎn)絲Fl保證電源輸入安全，增加突波吸收器CXl和浪涌抑制電感L2，保證整流橋BDl獲得的電壓在額定工作范圍內(nèi)，整流橋BDl輸出的電壓經(jīng)過電容Cl的過濾獲得較為平穩(wěn)的電壓，端子J4即為AC/DC轉(zhuǎn)換單元的輸出端，該端子J4上的電壓一方可以作為輔助電源給開關(guān)控制單元供電，另一方面經(jīng)過變壓器對負(fù)載輸出。
[0050]開關(guān)控制單元包括第二 PWM芯片U1、第二限流電阻(由電阻Rl和電阻R2串聯(lián)構(gòu)成)、第二濾波電容C5、第一輔助線圈T3，第一濾波電容Cl上的電能經(jīng)過第二限流電阻在第二濾波電容C5上濾波，第二濾波電容C5向第二 PWM芯片Ul供電，變壓器原邊線圈Tl的一端連接濾波電容Cl，另一端連接至第二 PWM芯片Ul的一開關(guān)接入引腳DRAIN，第二 PWM芯片Ul還具有一接地引腳GND，第二 PWM芯片Ul控制開關(guān)接入引腳DRAIN與接地引腳GND之間短接或斷開，接地引腳GND與設(shè)備地相連；第一輔助線圈T3與變壓器原邊線圈Tl耦合，第一輔助線圈T3依次經(jīng)過一第三限流電阻R10、二極管D3將能量傳輸至第二濾波電容C5，第一輔助線圈T3還依次經(jīng)過電阻Rll和電阻R12接地，電阻R12上的分壓反饋至第二 PWM芯片的反饋輸入引腳INV，實(shí)現(xiàn)對主供電模塊輸出的反饋控制。變壓器的副邊線圈T2獲得原邊線圈Tl的能量后經(jīng)過整流二極管D2和儲能濾波電容C4向負(fù)載供電，端子J5作為主供電模塊的輸出端(連接到第一二極管的陽極上)。具體地，本實(shí)用新型實(shí)施例中第二 PWM芯片Ul采用0B2538型號芯片，該芯片Ul的使能引腳CS經(jīng)過并聯(lián)的電阻R8和電阻R9接地，以保證開機(jī)時(shí)芯片Ul能夠及時(shí)啟動(dòng)。該芯片Ul由整流橋BDl和第一輔助線圈T3作為輔助電源供電，以保證芯片Ul的穩(wěn)定工作。
[0051]本實(shí)用新型實(shí)施例中主供電模塊屬于開關(guān)式電源模塊結(jié)構(gòu)，對于其他結(jié)構(gòu)的電源模塊依然適用于本實(shí)用新型實(shí)施例。
[0052]本實(shí)用新型實(shí)施中主供電模塊的輸出電壓會(huì)較高，因此，還包括一與變壓器原邊線圈Tl耦合的第二輔助線圈T4，第二輔助線圈T4依次經(jīng)過二極管D4及電容C7接地，電容C7上的電壓輸入到功率變換模塊,此處電容C7上的電壓即為主供電模塊的一個(gè)輸出端VCCl0
[0053]當(dāng)然，在主供電模塊的輸出電壓設(shè)計(jì)較小時(shí)，可以直接將端子J5的電壓輸出給功率變換模塊，而省去第二輔助線圈T4等相關(guān)元器件。
[0054]如圖7所示，由于本實(shí)用新型實(shí)施例中備用供電模塊以風(fēng)能或太陽能作為能源供給，因此其穩(wěn)定性需要有保障，為了進(jìn)一步保證備用供電模塊的輸出穩(wěn)定性，本實(shí)用新型實(shí)施例中備用供電模塊通過一穩(wěn)壓輸出模塊向外輸出，所述穩(wěn)壓輸出模塊包括:第三PWM芯片U5、第二儲能電感L3及第三濾波電容C23，第三PWM芯片U5具有電壓輸入引腳VIN、開關(guān)接入引腳SW、接地引腳GND、反饋引腳FB及使能引腳CS，備用供電模塊向第三PWM芯片U5的電壓輸入引腳VIN供電，開關(guān)接入引腳SW依次經(jīng)過第二儲能電感L3和第三濾波電容C23向外輸出，為了進(jìn)一步保證輸出電壓的平滑性，電容C23兩端又并聯(lián)了電容C20，第三PWM芯片U5控制其開關(guān)接入引腳SW與接地引腳GND之間短接或斷開，第三PWM芯片U5的接地引腳GND連接設(shè)備地；第三濾波電容C23上的電壓經(jīng)過依次串聯(lián)的電阻R40和電阻R18接地，電阻R18上的分壓反饋至該第三PWM芯片的反饋引腳FB，實(shí)現(xiàn)備用供電模塊的輸出反饋控制。備用供電模塊和穩(wěn)壓輸出模塊作為一個(gè)整體，其輸出端VCC2輸出至功率變換模塊，輸出端VCC2的端子J6連接至第二二極管D6的陽極。
[0055]本實(shí)用新型實(shí)施例中芯片U5可以采用XL4001型號芯片。電源的接地端的電流經(jīng)過一二極管D17在三個(gè)并聯(lián)電阻R43、46、47上形成檢測電壓，該檢測電壓反饋至芯片U5的CS引腳，以進(jìn)一步形成電源電流反饋控制。
[0056]有上述實(shí)施例可知，與傳統(tǒng)繼電器切換的UPS, EPS效果相比，本實(shí)用新型有益效果是:
[0057]1.斷電切換時(shí)沒有時(shí)間的延時(shí)，使電源輸出真正平穩(wěn)過渡，做到真正無縫切換；
[0058]2.由于采用了電子器件過渡，斷電切換時(shí)無噪聲，沒有機(jī)械繼電器固有的使用壽命，使用壽命更長更有保障；
[0059]3.沒有復(fù)雜的檢測比較電路，線路簡潔新意實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的無縫過渡，使品質(zhì)更好控制，更有利于廣品聞可罪長壽命。
[0060]另外，本實(shí)用新型中的電源利用電壓差的工作關(guān)系實(shí)現(xiàn)有序工作，利用半導(dǎo)體做隔離轉(zhuǎn)換，輸出轉(zhuǎn)換模塊優(yōu)先從壓差高的供電模塊處獲取足夠能量，直至該供電模塊輸入能量耗盡再轉(zhuǎn)為向第二處供電模塊獲取能量。
[0061]而且，加入功率變換模塊后實(shí)現(xiàn)了功率自動(dòng)變化功能。[0062]以上對本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種多供電模塊無縫切換的電源進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型的限制。
【權(quán)利要求】
1.多供電模塊無縫切換的電源，其特征在于，包括:對外輸出第一電壓值的主供電模塊、對外輸出第二電壓值的備用供電模塊、對外輸出第三電壓值的充電電池組及用于將不同輸入信號轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定輸出信號提供給負(fù)載的輸出轉(zhuǎn)換模塊；主供電模塊與備用供電模塊分別經(jīng)過一第一二極管和一第二二極管向輸出轉(zhuǎn)換模塊提供輸入信號，充電電池組直接向輸出轉(zhuǎn)換模塊提供輸入信號，第一二極管陰極、第二二極管陰極、充電電池組正極與輸出轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接在同一結(jié)點(diǎn)；第一電壓值減去第一二極管導(dǎo)通電壓值大于第二電壓值減去第二二極管導(dǎo)通電壓值，第二電壓值減去第二二極管導(dǎo)通電壓值大于第三電壓值。
2.如權(quán)利要求1所述的多供電模塊無縫切換的電源，其特征在于，還包括一用于分別檢測主供電模塊輸出和備用供電模塊輸出的功率變換模塊，所述輸出轉(zhuǎn)換模塊具有一用于調(diào)節(jié)功率輸出的反饋端，功率變換模塊檢測到主供電模塊和備用供電模塊均無輸出時(shí)，向輸出轉(zhuǎn)換模塊的反饋端發(fā)送一用于使輸出轉(zhuǎn)換模塊降低功率輸出的反饋信號。
3.如權(quán)利要求2所述的多供電模塊無縫切換的電源，其特征在于，輸出轉(zhuǎn)換模塊采用boost升壓電路。
4.如權(quán)利要求3所述的多供電模塊無縫切換的電源，其特征在于，所述boost升壓電路包括:第一 PWM芯片U2、第一儲能電感L4、第一整流二極管D7及第一儲能濾波電容C11，輸出轉(zhuǎn)換模塊的輸入端依次通過第一儲能電感L4、第一整流二極管D7向第一儲能濾波電容Cll供能，第一儲能濾波電容向負(fù)載供電，其中，第一 PWM芯片U2用于控制第一儲能電感L4與第一整流二極管D7的連接點(diǎn)與接地端之間的短接或斷開，第一 PWM芯片U2具有一反饋輸入端FB作為輸出轉(zhuǎn)換模塊的反饋端，第一 PWM芯片U2的反饋輸入端FB經(jīng)過依次經(jīng)過一第一限流電阻和檢流電阻接地，第一限流電阻與檢流電阻的連接點(diǎn)用于接入負(fù)載的返回電流。
5.如權(quán)利要求4所述的多供電模塊無縫切換的電源，其特征在于，功率變換模塊包括:開關(guān)管Ql和分流電阻，分流電阻與開關(guān)管Ql的開關(guān)通道形成一串聯(lián)支路，該串聯(lián)支路并聯(lián)在檢流電阻的兩端，主供電模塊的輸出端和備用供電模塊的輸出端分別經(jīng)過隔離二極管作用于開關(guān)管Ql的控制端。
6.如權(quán)利要求5所述的多供電模塊無縫切換的電源，其特征在于，所述功率變換模塊還包括:PNP型三極管Q2、二極管D8、偏置電阻R19及電阻R21，其中，主供電模塊的輸出端和備用供電模塊的輸出端上所連接的隔離二極管的陰極經(jīng)過電阻R21連接至三極管Q2的基極，二極管D8的陽極連接極管Q2的基極，二極管D8的陰極連接開關(guān)管Ql的控制端，三極管Q2的發(fā)射極連接二極管D8的陰極，三極管Q2的集電極接地，開關(guān)管Ql的控制端經(jīng)過偏置電阻R19接地。
7.如權(quán)利要求2至6中任意一項(xiàng)所述的多供電模塊無縫切換的電源，其特征在于，主供電模塊包括依次連接的:用于將交流轉(zhuǎn)換為直流的AC/DC轉(zhuǎn)換單元、用于將原邊線圈能量耦合到副邊線圈輸出的變壓器及用于控制變壓器原邊線圈上電壓脈沖寬度的開關(guān)控制單元 ο
8.如權(quán)利要求7所述的多供電模塊無縫切換的電源，其特征在于，AC/DC轉(zhuǎn)換單元包括整流橋BDl及連接在整流橋BDl輸出端上的第一濾波電容Cl ;開關(guān)控制單元包括第二 PWM芯片、第二限流電阻、第二濾波電容C5、第一輔助線圈，第一濾波電容Cl上的電能經(jīng)過第二限流電阻在第二濾波電容C5上濾波，第二濾波電容C5向第二 PWM芯片供電，變壓器原邊線圈的一端連接濾波電容Cl，另一端連接至第二 PWM芯片的一開關(guān)接入引腳DRAIN，第二 PWM芯片還具有一接地引腳GND，第二 PWM芯片控制開關(guān)接入引腳DRAIN與接地引腳GND之間短接或斷開，接地引腳GND與設(shè)備地相連；第一輔助線圈與變壓器原邊線圈耦合，第一輔助線圈依次經(jīng)過一第三限流電阻R10、二極管D3將能量傳輸至第二濾波電容C5，第一輔助線圈還依次經(jīng)過電阻Rll和電阻R12接地，電阻R12上的分壓反饋至第二 PWM芯片的反饋輸入引腳。
9.如權(quán)利要求8所述的多供電模塊無縫切換的電源，其特征在于，還包括一與變壓器原邊線圈耦合的第二輔助線圈，第二輔助線圈依次經(jīng)過二極管D4及電容C7接地，電容C7上的電壓輸入到功率變換模塊。
10.如權(quán)利要求1至6所述的多供電模塊無縫切換的電源，其特征在于，所述備用供電模塊采用風(fēng)能供電裝置、太陽能供電裝置或風(fēng)光互補(bǔ)供電裝置；備用供電模塊通過一穩(wěn)壓輸出模塊向外輸出，所述穩(wěn)壓輸出模塊包括:第三PWM芯片、第二儲能電感L3及第三濾波電容C23，第三PWM芯片具有電壓輸入引腳VIN、開關(guān)接入引腳SW、接地引腳GND、反饋引腳FB及使能引腳CS，備用供電模塊向第三PWM芯片的電壓輸入引腳VIN供電，開關(guān)接入引腳SW依次經(jīng)過第二儲能電感L3和第三濾波電容C23向外輸出，第三PWM芯片控制其開關(guān)接入引腳SW與接地引腳GND之間短接或斷開，第三PWM芯片的接地引腳連接設(shè)備地；第三濾波電容C23上的電壓經(jīng)過依次串聯(lián)的電阻R40和電阻R18接地，電阻R18上的分壓反饋至該第三PWM芯片的反饋引腳FB。
【文檔編號】H02J9/06GK203562832SQ201320555669
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】曾維建, 涂道平 申請人:廣州凱盛電子科技有限公司