专利名称：后备式一体化计算机电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及计算机电源，更具体地说，涉及一种后备式一体化计算机电源。
背景技术：
现有的计算机电源通常是ATX(ATX是一种新的PC主板架构规范)电源。其主要功能是将市电交流转换为计算机工作所需的±12V、±5V、3.3V、5VSB等直流电源。由于ATX是由市电作为输入(中国是220V交流电)，如果市电异常，例如发生停电事故时，计算机将无法工作。
目前的解决办法是采用UPS(不间断电源)，以UPS作为备用电源，当市电正常时由市电供电；当市电异常时则改由UPS的逆变器供电。
但现有技术中的ATX电源与UPS是各自独立的，ATX电源被装在计算机机箱内，而UPS一般外置于机箱。其缺点是制造成本高，需占用较多空间，而且使用很不方便。
实用新型内容针对现有技术的上述缺陷，本实用新型要解决现有计算机的ATX电源与UPS为分离结构所带来的成本高、体积大、使用不便等问题，提供一种后备式一体化计算机电源。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种后备式一体化计算机电源，其中包括可将输入的市电交流转换为计算机所需工作电源的ATX电源电路，其中还包括逆变电路和切换电路；所述逆变电路将输入的电池电压转换为与市电交流基本相同的电压后输出；所述切换电路的一个输入端接所述逆变器的输出端，另一个输入端可接市电交流，切换电路的输出端连接到所述ATX电源电路的交流输入端；所述切换电路在市电交流正常时以市电交流作为其输出电压，在市电交流异常时以逆变电路所输入的电压作为其输出电压；所述ATX电源电路、逆变电路和切换电路被装在同一个标准电源壳体中。
在本实用新型的后备式一体化计算机电源中，还包括可与市电交流连接，用于对电池进行充电的充电电路，所述充电电路也被装所述标准电源壳体中。
其中，所述ATX电源电路、充电电路、逆变电路和切换电路可设在两块或多块印刷电路板上，并通过导线连接为一体；也可将它们设在同一块印刷电路板上。
本实用新型的方案相当于将现有的计算机ATX电源电路与UPS集成在一起，从而组成后备式一体化计算机电源，在市电异常时，可为计算机提供不间断的电源。由于采用了一体化设计，整个后备式一体化计算机电源的体积小巧，可直接装在ATX计算机机箱内，给装配和使用都带来了极大的方便。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中图1是本实用新型的原理框图；图2是本实用新型一个优选实施例中充电电路的线路连接图；图3是本实用新型一个优选实施例中逆变电路的线路连接图；图4是本实用新型一个优选实施例中切换电路的线路连接图；图5是本实用新型一个优选实施例中ATX电源电路的线路连接图。
具体实施方式
图1所示为本实用新型的原理框图，其中包括ATX电源电路、电池、充电电路、逆变电路以及切换电路。图中的双线为交流电信号、单线为直流电信号，箭头所指方向为电压传输方向。其中，ATX电源电路可采用普通计算机电源中的ATX电源电路，用于将市电交流转换为计算机所需的工作电源。充电电路可与市电交流连接，用于对电池进行充电。而逆变电路用于将电池电压转换为与市电交流基本相同的交流电压。切换电路则用于进行切换，当市电交流异常时，以市电交流作为ATX电源电路的输入电源；当市电交流正常时以逆变电路的输出电压作为ATX电源电路的输入电源。
本实用新型中，ATX电源电路、充电电路、逆变电路、以及切换电路被装在同一个标准电源壳体中。具体设计时，可将ATX电源电路、充电电路、逆变电路和切换电路设在两块或多块印刷电路板上，并通过导线连接为一体；也可将它们设在同一块印刷电路板上。在标准电源壳体内的下部，将镍镉(或镍氢)电池用适当的方式固定，即可达到后备式一体化计算机电源的目的。
如图2、图3、图4和图5是本实用新型一个优选实施例中充电电路、逆变电路、切换电路、以及ATX电源电路的线路连接图。下面将分别进行说明。
一、充电电路图2中的充电电路可对镍镉、镍氢电池或铅酸蓄电池进行充电。并在充电饱和时自动停止充电。其充电电流从0至1.5A连续可调。电池的标称电压为14.4V。
从图2中可以看出，当电池BAT1两端的电压不足时，电阻R103滑动端的分压值不能使三极管Q105导通，Q104通过R109导通，从而驱动Q101、Q102、Q103导通，D106发光，表示当前工作于充电状态。调节R107的滑动端可改变充电电流的大小。随着电池两端电压逐渐上升至一定值(即充满电时)，R103滑动端的分压值使Q105导通，Q104截止，Q101、Q102、Q103截止，D106熄灭，指示充电结束。Q102通过R104，改善不同电流时的电压反馈量，提高电路稳定性。
二、逆变电路如图3所示，由图2中电池的正负极引出的直流电压经端子A、B引入。其中U201与晶振Y201配合，用于产生准确的100HZ脉冲，经U202JK触发器二分频变成50HZ方波，并驱动功率管Q201、Q202交替导通，将直流电压变成50HZ方波，再经变压器B201升压至220V方波，经端子C、D输出。其的U203用于把电池输出的14.4V电压变成5V电压，作为U201、U202的工作电源。
图3中的U201是CMOS可程控分频器，其型号为5G8630。分频比在1～30000内有57种可供选择，外接30KHZ晶振Y201。U201的第9脚输出频率为30KHZ～0.001HZ可控，稳定度优于30PPM。晶振Y201在2MHZ内均可工作，本电路采用30KHZ振荡，在3、4、6脚接电压VDD(即高电位)，2、5、7脚接VSS(即低电位)，分频300次得100HZ输出。所有控制引脚均有保护电阻，因此，可开路(悬空)使用。
图3中的U202是双JK触发器，其型号为74HC109，把JK端相连即成D触发器，再将第9脚反馈至输入端，就成为二分频的T触发器。
Q201、Q202是BD651大功率管，两管轮流导通，饱和电压降UCES≈1V，加上开关瞬间耗损，总的实际功耗约为P≈UCES*IC＝3.33W，需加散热片。
输出变压器可用220V\2*12V的电源变压器，2*12V作为初级，原220V作为次级输出用。
其中，Q201、Q202到C205、B201、以及电源的正、负端的连线要足够粗(2MM以上)。
三、电源切换电路如图4所示，由图3中的变压器B201引出的交流电压经端子C、D引入，市电(～220V)与逆变电路输出的交流电通过继电器J301进行切换。
当市电正常供电时，继电器线圈得电吸合，市电通过常开触点向ATX电源电路供电。
当市电掉电时，继电器线圈失电释放，常闭触点闭合，将逆变电路输出的交流电即时送入ATX电源电路，保证不间断供电。图中的电容器C301用于在切换时向ATX电源电路释放C301储存的电荷能量，以保证ATX电源的工作不会因切换而中断。
四、ATX电源电路如图5所示，ATX电源电路可借鉴现在流行的两片式电源管理芯片实现高可靠性设计。由切换电路所输出的交流电源经E、F端子引入，经电感T1、T5、及C1、C2、C3组成的滤波电路对电源尖峰进行滤波，保证供电的洁净。D21～D24组成的整流桥，由T滤去交流成分，C5、C6组成均压电容，R2、R3组成均压电阻，在均压电阻的中心处导出约300V的脉动电流送到T3，经变压及次级多组绕组变为适合标准的电压，最后由分组整流、滤波电路得到±12V、±5V、3.3V及5VSB等计算机工作所需的规定电压。
ATX电源的辅助伺服电路采用双芯片TL494(IC1)及LM393(IC2)组成，能完成适时供电、过流保护、过压保护、提供POWER GOOD信号、在电压过低时切断供电回路等一系列功能。
权利要求1.一种后备式一体化计算机电源，其中包括可将输入的市电交流转换为计算机所需工作电源的ATX电源电路，其特征在于，还包括逆变电路和切换电路；所述逆变电路将输入的电池电压转换为与市电交流基本相同的电压后输出；所述切换电路的一个输入端接所述逆变器的输出端，另一个输入端可接市电交流，切换电路的输出端连接到所述ATX电源电路的交流输入端；所述切换电路在市电交流正常时以市电交流作为其输出电压，在市电交流异常时以逆变电路所输入的电压作为其输出电压；所述ATX电源电路、逆变电路和切换电路被装在同一个标准电源壳体中。
2.根据权利要求1所述的后备式一体化计算机电源，其特征在于，还包括可与市电交流连接，用于对电池进行充电的充电电路；所述充电电路也被装在所述标准电源壳体中。
3.根据权利要求2所述的后备式一体化计算机电源，其特征在于，所述充电电路中，包括变压器B101和整流桥(D101-104)；在所述整流桥的正输出端与负输出端之间有四条支路，其中，第一支路中依次连接的是带抽头的电阻R103、电阻R102、三极管Q102的集电极和发射极、以及电阻R104；三极管Q102的集电极还与三极管Q101的集电极并联，三极管Q101的发射集连接到三极管Q102的基极；第二支路中依次连接的是三极管Q103的发射极和集电极、二极管D106、电阻R106、带抽头的电阻R107、以及电阻R108；在二极管D106两端并联有电阻105；电阻R107的抽头端连接到三极管Q101的基极；还接有与电阻R107、R108并联的稳压二极管D107；第三支路中依次连接的是电阻R109、三极管Q104的发射极和集电极、以及电阻R110；三极管Q104的发射极还连接到三极管Q103的基极；第四支路中依次连接的是三极管Q105的发射极和集电极，三极管Q105的集电极还连接到三极管Q104的基极；三极管Q105的基极连接到电阻R103的抽头端；所述整流桥的正输出端和三极管Q102的集电极分别为充电电源的正、负端。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的后备式一体化计算机电源，其特征在于，在所述逆变电路中，由CMOS可程控分频器U201与晶振Y201配合，用于产生准确的100HZ脉冲；再由双JK触发器U202接成的二分频将10050HZ变成50HZ方波，并驱动功率管Q201、Q202交替导通，将输入的直流电压变成50HZ方波；再经变压器B201升压至220V方波，经端子C、D输出。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的后备式一体化计算机电源，其特征在于，所述的切换电路中包括继电器J301和储能电容C301；市电交流的两条输入线连接到继电器线圈的两端，并接到继电器的一对常闭触点；逆变电路的两条输入线则连接到继电器的一对常开触点；所述常开触点的另一端与常闭触点的另一端分别并联后，经两条输出线连接到ATX电源电路的交流输入端，所述电容C301接在所述两条输出线之间。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的后备式一体化计算机电源，其特征在于，所述ATX电源电路、充电电路、逆变电路和切换电路设在两块或多块印刷电路板上，并通过相应的导线相互连接。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的后备式一体化计算机电源，其特征在于，所述ATX电源电路、充电电路、逆变电路和切换电路设在同一块印刷电路板上。
专利摘要本实用新型涉及一种后备式一体化计算机电源，为了解决现有ATX电源与UPS为分离结构所带来的体积大、使用不便等问题，本实用新型的计算机电源中除包括ATX电源电路外，还包括充电电路、逆变电路和切换电路；其中逆变电路将电池电压转换为与市电交流基本相同的电压；切换电路的一个输入为逆变器输出电压，另一个输入为市电交流，切换电路的输出端则连接到ATX电源电路的交流输入端；当市电交流正常时，切换电路以市电交流作为其输出电压，在市电交流异常时则以逆变电路所输入的电压作为其输出电压；其中ATX电源电路、充电电路、逆变电路和切换电路都被装在同一个标准电源壳体中，整个计算机电源的体积小巧，可直接装在电脑机箱内，给装配和使用都带来了极大的方便。
文档编号G06F1/26GK2651822SQ0327459
公开日2004年10月27日 申请日期2003年9月17日 优先权日2003年9月17日
发明者李全忠 申请人:李全忠