[发明专利]用于不间断电源的充电电路

说明书

本发明主要内容与在同日申请的共同未决专利申请第＿号有关，其名为“频率转换器及采用该转换器的改进不间断电源”(代理人摘要attorney docket EXEL-0366)，其在此包含以供参考。

发明领域

本发明一般涉及一种改进的不间断电源(UPS)，其中包括新型电池充电器和缓冲器电路。

发明背景

不间断电源被用于在主公用电源不可用的“紧急”状态下向负载提供电能，例如，由于线路故障。UPS拓扑结构是众所周知的。它们一般采用60Hz的变压器并且需要大容量蓄电器。由于这些部件的实际尺寸和成本较大，因此本发明的一个目的是消除对这种60Hz变压器和大容量蓄电器的需求。本发明的另一个目的是提供一种UPS拓扑结构，其中主开关元件连接到中性点，因为这种参考开关容易由该信号所控制，而不采用变压器或者其他隔离装置。另外，门驱动电路仅仅需要单个电源，从而减小复杂性和成本。另外，本发明的一个目的是提供一种具有最小部件数的UPS拓扑结构。

发明概要

根据本发明一个优选实施例的不间断电源(UPS)包括变压器；低压转换器(02)，其中包括提供直流电压的电池、第一开关器件(Q3)、第二开关器件(Q4)、以及用于把该开关器件在导通状态与不导通状态之间变换的第一驱动装置(41、42)；整流器，用于把在次级线圈上的第一交流电压转换为在第一输出端的第一高直流电压(V，其中V是所需的输出电压)和在第二输出端的第二高直流电压(-V)；耦合电感器，其包括通过二极管(D2)有效连接到电池的第一线圈(63)、有效连接到整流器的第一输出端的第二线圈(61)、以及有效连接到整流器的第二输出端的第三线圈(62)；缓冲器电路；以及已有产生输出电压波形的高压变换器(01)。

在本发明的优选实施例中，该缓冲器电路包括与电阻器(R3)和二极管(D1)的并联组合相串联的电容器(C3)。第一驱动装置以在10倍基频和约100kHz之间的范围内的某一频率交替驱动第一和第二开关器件在导通状态与不导通状态之间变换，该频率最好是大约20kHz(重要的是更高的频率能够减小变压器的尺寸)。另外，输出电压波形是准方波，并且具有大约60Hz的频率，并且电池电压是大约12伏直流电，而输出电压在+160和-160伏之间变化。

本发明的其他特征在下文中描述。

附图简述

图1简要示出改进的UPS拓扑结构，其中包括根据本发明的充电器和缓冲器。

图2示出在节点70和72的电压波形和在UPS的Q1和Q2中的电流波形。

图3示出在UPS的电池转换器的节点31和32上的电压波形。

图4示出在电池“空载时间”中在Q1和D2中的电流波形。

优选实施例详述

在此描述本发明的充电器和缓冲器电路，其实施于上述共同未决专利申请第＿号，“频率转换器和采用该转换器的改进不间断电源”(代理人摘要EXEL-0366)中所述的UPS拓扑结构中。图1是改进电路的电路图。在此有两种工作模式，在下文中具体描述。第一模式是作为充电器，第二模式是作为缓冲器。添加到公开于上述共同未决专利申请中的UPS拓扑结构的元件是电容器C2和C3、二极管D1和D2、电阻器R3、和具有耦合线圈61、62和63(即，线圈61、62和63绕在公共铁芯上)的电感器60。缓冲器电路包括二极管D1、电阻器R3和电容器C3。该充电器电路包括具有耦合线圈61、62和63的电感器60和二极管D2。(该二极管跨接晶体管Q1和Q2，允许感应电流反向流动。这种反并联二极管是众所周知的)。

下面对UPS拓扑结构作一般描述，然后具体描述充电器和缓冲器的操作。

UPS拓扑结构