专利名称：具单级转换器的不间断电源供应器的电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种不间断电源供应器的电路，尤指一种具单级转换器的不间断电源供应器的电路。
请参阅图一，其为现有不间断电源供应器的电路的功能方块图，其主要元件包含一AC/DC转换器11、一DC/DC转换器12、一电池13、一切换电路14及一中央处理单元(CPU)15。其中AC/DC转换器11是用以将输入交流电压Vin(例如85至264伏特)转换为一充电电压Vc(例如13.7伏特)及一稳定的直流电压Vs(例如12伏特)。Vc的直流电是对电池13进行充电，Vs的直流电压则进一步利用DC/DC转换器12转为不同的输出电压V1(例如3.3伏特)、V2(例如5.5伏特)、...、Vn，以因应负载需求。一旦输入交流电Vin中断、超过或低于设定电压值时，则CPU15传出信号将输入交流电Vin切离，并借由切换电路14使切换开关Sw1导通，成为电池放电模式，并提供稳定电压Vs至DC/DC转换器12，以持续转换并维持正常的输出电压。
上述不间断电源供应器的电路配置需使用二个转换器，因而有以下缺点(1)倘若第一级转换器的效率为η1，第二级转换器的效率为η2，则整体转换器的效率为η1×η2，因此整体效率不佳。
(2)二个转换器意味需使用二颗变压器，故占了电路配置相当大的空间。
(3)当市电断电而进入电池放电模式时，AC/DC转换器11会闲置，故空间利用率不佳。
因以，本发明提出一种具单级转换器的不间断电源供应器的电路，以解决上述技术缺陷。
本发明的另一目的是提出一种具单级转换器的不间断电源供应器的电路，仅使用单级转换器，并增进整体的能源效率。
本发明的又一目的是提出一种具单级转换器的不间断电源供应器的电路，仅使用单级转换器，并节省电路配置的空间。
本发明是提出一种具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其包含一桥式整流电路，用以将一交流电压整流为一第一直流电压；及一变压器，用以使该第一直流电压转换为一充电电压及至少一直流输出电压，其中该充电电压是用以使一电池充电，且该至少一直流输出电压是供对应的至少一负载使用，
其中，当该第一直流电压切断时，该电池输出一第二直流电压，且该第二直流电压借由该变压器转换为该至少一直流输出电压。
如所述具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其中该变压器的初级线圈的正同名端是与该桥式整流电路的输出端相连。
如所述具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其中该变压器的初级线圈的负同名端是与一第一受控开关的集电极相连。
如所述具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其中该第一受控开关的基极与一第一脉冲宽度调制信号产生装置相连。
如所述具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其中对应于该充电电压及该至少一直流输出电压，该变压器的次级线圈是缠绕一第一绕组及至少一第二绕组。
如所述具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其中对应于该第二直流电压，该变压器进一步缠绕一第三绕组。
如所述具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其中该第三绕组的正同名端是与该电池的正极相连。
如所述具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其中该第三绕组的负同名端是与一第二受控开关的集电极相连。
如所述具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其中该第二受控开关的基极与一第二脉冲宽度调制信号产生装置的输出端相连。
如所述具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其中介于该第二脉冲宽度调制信号产生装置的输入端与该电池正极之间设一切换开关，该切换开关在第一直流电压切断时导通。
纵上所述，现有技术中需要二个变压器方可达到至少一组直流输出的效果，而本发明不间断电源供应器的电路仅使用单一变压器即可达到至少一组直流输出的效果，因此可免除现有技术中占用空间大、整体效率差及空间利用率不佳的缺点。
本发明的构想为将现有技术中所用的二个转换器11及12的功能整合到一个转换器21上，故仅需使用一个变压器。变压器上绕线的方式的主要考虑为，当正常充电模式时，电池23是利用变压器次级线圈的绕组充电，而在放电模式时，电池23则成为变压器的初级线圈一侧，以继续提供稳定能量。
图3是为本发明不间断电源供应器的详细电路图。输入的市电(例如85至264伏特的交流电)经桥式整流电路(未显示)及滤波电容(未显示)整流为第一直流电压VBus(例如110至380伏特)，对电容器Cb充电，并连接至变压器T的初级线圈NP的正同名端，初级线圈NP的负同名端则连接至一第一受控开关Q1的集电极。变压器T的次级线圈则视输出电压种类而定预先缠绕固定匝数的绕组，次级线圈的绕组包含一第一绕组NS1及至少一第二绕组(NS21、NS22)，其中第一绕组NS1是用以提供充电电压Vc(约13.7伏特)的能量，并对电池23充电；第二绕组的数目可视负载所需的电压种类而定，在本实施例中，第二绕组NS21及NS22是用以输出二种不同的直流电压V1、V2。第一受控开关Q1的基极是与第一脉冲宽度调制信号产生装置(pulse-width modulated(PWM))IC1相连，初级线圈NP借由第一受控开关Q1与第一脉冲宽度调制信号产生装置的运作，使次级线圈绕组输出稳定电压。
第三绕组NS3的正、负同名端是分别连接至电池23的正极及第二受控开关Q2的集电极，切换开关Sw2的二端则分别连接于电池23的正极及第二脉冲宽度调制信号产生装置IC2的输入端Vcc。其中，第二脉冲宽度调制信号产生装置IC2输出是连接至第二受控开关Q2的基极。当市电异常使电容器Cb储存的能量降至一预设值时，CPU(本图未显示)即切断初级线圈NP的电源，并使切换开关Sw2导通，此时第三绕组NS3成为变压器T的初级线圈，配合第二脉冲宽度调制信号产生装置IC2与第二受控开关Q2，持续提供稳定电压的第二直流电压Vs予第二绕组NS21、NS22使用，以输出电压V1、V2。
权利要求
1.一种具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其特征在于包含一桥式整流电路，用以将一交流电压整流为一第一直流电压；及一变压器，用以使该第一直流电压转换为一充电电压及至少一直流输出电压，其中该充电电压是用以使一电池充电，且该至少一直流输出电压是供对应的至少一负载使用，当该第一直流电压切断时，该电池输出一第二直流电压，且该第二直流电压借由该变压器转换为该至少一直流输出电压。
2.如权利要求1所述的具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其特征在于该变压器的初级线圈的正同名端是与该桥式整流电路的输出端相连。
3.如权利要求2所述的具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其特征在于该变压器的初级线圈的负同名端是与一第一受控开关的集电极相连。
4.如权利要求3所述的具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其特征在于该第一受控开关的基极与一第一脉冲宽度调制信号产生装置相连。
5.如权利要求1所述的具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其特征在于对应于该充电电压及该至少一直流输出电压，该变压器的次级线圈是缠绕一第一绕组及至少一第二绕组。
6.如权利要求1所述的具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其特征在于对应于该第二直流电压，该变压器进一步缠绕一第三绕组。
7.如权利要求6所述的具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其特征在于该第三绕组的正同名端是与该电池的正极相连。
8.如权利要求7所述的具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其特征在于该第三绕组的负同名端是与一第二受控开关的集电极相连。
9.如权利要求8所述的具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其特征在于该第二受控开关的基极与一第二脉冲宽度调制信号产生装置的输出端相连。
10.如权利要求9所述的具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其特征在于介于该第二脉冲宽度调制信号产生装置的输入端与该电池正极之间设一切换开关，该切换开关在第一直流电压切断时导通。
全文摘要
本发明是关于一种具单级转换器的不间断电源供应器的电路，其包含一桥式整流电路，用以将一交流电压整流为一第一直流电压；及一变压器，用以使该第一直流电压转换为一充电电压及至少一直流输出电压，其中该充电电压是用以使一电池充电，且该至少一直流输出电压是供对应的至少一负载使用；其中，当该第一直流电压切断时，该电池输出一第二直流电压，且该第二直流电压借由该变压器转换为该至少一直流输出电压。
文档编号H02J7/00GK1402409SQ0112407
公开日2003年3月12日 申请日期2001年8月13日 优先权日2001年8月13日
发明者何文榕, 郭国忠, 廖康佑 申请人:台达电子工业股份有限公司