一种UPS模式切换电路的制作方法

本实用新型涉及UPS技术领域，尤其涉及一种UPS模式切换电路。

背景技术：

传统线互动式不断电系统或离线系统(LINE INTERACTIVE UPS or OFF LINE UPS)通过处理器控制继电器的开合来实现市电模式与电池模式的切换。由于继电器的转换动作较慢，致使UPS的输出电压有10ms左右的断电时间，而这10ms左右的断电时间对于一些负载如接触器/马达/APFC等负载是不适用的。因此，传统的LINE INTERACTIVE UPS or OFF LINE UPS存在市电模式与电池模式切换时间过长的问题。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种UPS模式切换电路，其能够减少市电模式与电池模式的切换时间。

本实用新型实施例提供了一种UPS模式切换电路，连接在输入侧和输出侧之间，所述输入侧连接交流电源，所述输出侧连接负载，所述UPS模式切换电路包括输入检测单元、开关单元、转换单元、电池单元、以及控制单元，所述输入检测单元连接在所述输入侧与所述控制单元之间，用于检测交流电源是否正常并将检测结果输入给所述控制单元，所述开关单元连接在所述输入侧和所述转换单元之间，且所述开关单元包括继电器单元和晶体管单元，所述控制单元根据所述输入检测单元的检测结果分别控制所述继电器单元和所述晶体管单元的闭合与断开，所述转换单元连接在所述开关单元和所述输出侧之间，所述转换单元包括分别与所述电池单元相连接的充电单元和逆变单元，所述充电单元用于对所述电池单元进行充电，所述逆变单元用于实现对所述电池单元进行逆变以输出给所述负载。

本实用新型实施例通过在UPS模式切换电路中增加晶体管单元，当输入检测单元检测到输入侧电压正常后，控制单元控制继电器单元闭合，且控制单元控制转换单元关闭逆变单元，同时控制单元控制晶体管单元导通，以使UPS从电池模式转入市电模式，且在由电池模式转换为市电模式的转换时间为晶体管单元的导通时间。当输入检测单元检测到输入侧电压不正常后，控制单元控制晶体管单元断开以断开市电输入，控制单元控制转换单元打开逆变单元，同时控制单元控制继电器单元断开，以使UPS从市电模式转入电池模式，且在由市电模式转换为电池模式的转换时间为断点侦测时间与晶体管单元的导通时间的总和。藉由晶体管作为UPS模式切换电话的开关器件，其转换速度快，从而缩短市电模式与电池模式之间的模式转换时间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种UPS模式切换电路的电路原理框图；

图2是本实用新型实施例提供的一种UPS模式切换电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将接合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1至图2，该UPS模式切换电路1连接在输入侧INPUT和输出侧OUTPUT之间，输入侧INPUT连接交流电源，输出侧OUTPUT连接负载，UPS模式切换电路1包括输入检测单元10、开关单元11、转换单元12、电池单元13、以及控制单元14，输入检测单元10连接在输入侧INPUT与控制单元14之间，用于检测交流电源是否正常并将检测结果输入给控制单元14，开关单元11连接在输入侧INPUT和转换单元12之间，且开关单元11包括继电器单元111和晶体管单元110，控制单元14根据输入检测单元10的检测结果分别控制继电器单元111和晶体管单元110的闭合与断开，转换单元12连接在开关单元11和输出侧OUTPUT之间，转换单元12包括分别与电池单元13相连接的充电单元120和逆变单元121，充电单元120用于实现对电池单元13进行充电，逆变单元121用于实现对电池单元13进行逆变以输出给负载。其中，负载可以是接触器、马达等设备。

本实用新型实施例通过在UPS模式切换电路1中增加晶体管单元110，当输入检测单元10检测到输入侧INPUT电压正常后，控制单元14控制继电器单元111闭合，且控制单元14控制转换单元12关闭逆变单元121，同时控制单元14控制晶体管单元110导通，以使UPS从电池模式转入市电模式，且在由电池模式转换为市电模式的转换时间为晶体管单元110的导通时间。当输入检测单元10检测到输入侧INPUT电压不正常后，控制单元14控制晶体管单元110断开以断开市电输入，控制单元14控制转换单元12打开逆变单元121，同时控制单元14控制继电器单元111断开，以使UPS从市电模式转入电池模式，且在由市电模式转换为电池模式的转换时间为断点侦测时间与晶体管单元110的导通时间的总和。藉由晶体管作为UPS模式切换电话的开关器件，其转换速度快，从而缩短市电模式与电池模式之间的模式转换时间。

优选地，控制单元14与输出侧OUTPUT之间还连接有输出检测单元15，输出检测单元15用于检测转换单元12的输出是否正常并将检测结果输入给控制单元14。

具体地，在本实用新型实施例中，在当输入侧INPUT的交流电源不正常时如输入侧INPUT电源断开等，由于转换单元12的充电单元120和逆变单元121同时连接电池单元13，这时控制单元14通过控制逆变单元121将电池单元13中的直流电能转换为交流电输出给负载以供输出侧OUTPUT负载使用。当输入检测单元10检测到输入侧INPUT的交流电源正常后，控制单元14控制继电器单元111闭合，且控制单元14控制转换单元12关闭逆变单元121，同时控制单元14控制晶体管单元110导通，以使UPS从电池模式转入市电模式。需要说明的是，当UPS从电池模式转入市电模式后，控制单元14可以控制充电单元120为电池单元13进行充电以实现储能。在UPS转换为市电模式后，此时由输入侧INPUT的交流电源直接供给电能给负载。通过在控制单元14和输出侧OUTPUT时间设置输出检测单元15，可以实现市电模式下输出是否正常的检测，并与输入侧INPUT一起起到双重检测作用。

优选地，输入侧INPUT连接单相交流电源，且继电器单元111对应连接在输入侧INPUT的火线L和零线N之间，晶体管单元110连接在继电器单元111与输入侧INPUT之间，且晶体管单元110连接在输入侧INPUT的火线L上。可以理解地，在其他实施例中，晶体管单元110还可以连接在继电器单元111与转换单元12之间，且晶体管单元110连接在输入侧INPUT的火线L上。

在另一些其他实施例中，晶体管单元110还可以连接在继电器单元111与输入侧INPUT之间，且晶体管单元110连接在输入侧INPUT的零线N上，以及晶体管单元110可以连接在继电器单元111与转换单元12之间，且晶体管单元110连接在输入侧INPUT的零线N上。

优选地，晶体管单元110为MOS管或IGBT。可以理解地，晶体管单元110中包含串接的MOS管数量或IGBT的数量此处不作限定。

具体地，参照图2，如图所示，该UPS电路连接在输入侧INPUT和输出侧OUTPUT之间，输入侧INPUT检测单元的第一脚1连接在输入侧INPUT的火线L上，输入侧INPUT检测单元的第二脚2连接在输入侧INPUT的火线L上，输入侧INPUT检测单元的第三脚3连接在控制单元14的第一输入端IN1；晶体管单元110连接在输入侧INPUT的火线L上，该晶体管单元110包括由有四个二极管组成的IGBT和MOS管，且第一二极管D1的阳极和第四二极管D4的阴极同时连接在输入侧INPUT的火线L上，第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阴极同时连接MOS管的漏极，第二二极管D2的阳极和第三二极管D3的阴极同时连接在继电器单元111的第一个开关位Relay1，第三二极管D3的阳极和第四二极管D4的阳极同时连接在MOS管的源极，且MOS管的栅极连接控制单元14的第三输出端OUT3；继电器单元111的第二开关位Relay2连接在输入侧INPUT的零线N上，且继电器单元111的控制端连接在控制单元14的第一输出端OUT1；转换单元12跨接在输入侧INPUT的零线N和火线L之间，且充电单元120同时与输入侧INPUT和电池单元13相连接，逆变单元121同时与输出侧OUTPUT和电池单元13相连接，同时转换单元12的控制端连接在控制单元14的第二输出端OUT2；输出检测单元15的第一脚1连接输出侧OUTPUT的火线L上，第二脚2连接在输出侧OUTPUT的零线N上，第三脚3连接在控制单元14的第二输入端。

实际使用时，电池模式转换至市电模式：

在电池模式下，当输入侧INPUT检测单元检测到市电电压正常后，将该检测结果传送给控制单元14，控制单元14根据该检测结果发出继电器单元111闭合信号以使继电器单元111导通。在继电器单元111闭合后，控制单元14控制关闭逆变单元121以停止进行逆变，并控制充电单元120开始为电池单元13充电，同时控制单元14控制晶体管单元110导通，以使交流电源依次经过晶体管单元110、继电器单元111、充电单元120后到达负载，从而实现电池模式至市电模式之间的转换，且这种模式转换的转换时间为晶体管的导通时间，由于晶体管的导通时间为微秒级别，故藉由在UPS模式切换电路1中增加晶体管单元110，从而使得电池模式转换为市电模式的转换时间得到缩减。

市电模式向电池模式转换：

在市电模式下，当输入侧INPUT检测单元检测到市电电压不正常后，将该检测结果传送给控制单元14，控制单元14根据该检测结果发出关闭晶体管单元110信号以使晶体管单元110关闭，从而断开了交流电源即市电的输入。当晶体管单元110关闭之后，控制单元14控制逆变器工作以使逆变器将电池单元13的直流电转换为交流电并输给负载，同时控制单元14发出断开继电器单元111的信号以使继电器关闭，从而实现将UPS从市电模式转换为电池模式，且这种模式转换的转换时间为断电侦测时间与晶体管的关闭时间之和，由于晶体管的关闭时间为微秒级别，故藉由在UPS模式切换电路1中增加晶体管单元110，从而使得市电模式转换为电池模式的转换时间得到缩减。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。