专利名称：无大功率工频变压器的不间断电源装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种供电装置，尤其是不间断电源装置(俗称UPS)。
现有的UPS大都工作于工频状态，因而无法抛弃笨重的大功率工频变压器，不仅体积大，重量大，价格高，且携带维修极不方便。
申请号为87200105的《不间断电源供电装置》采用了高频合成技术，重量和体积都得到减小，其技术特征是将电网电压或蓄电池电压经DC/DC变换后又经DC/AC变换得到所需工频交流电，两个变换过程都工作于高频高压。而开关管分布电容所造成的损耗随工作频率和电压的升高而增大，因而使效率大大减小，此外，由于开关管的通断存在延时特性，使得在DC/AC变换中一对开关管未完全关断时，另一对开关管已经导通，导至开关管的损坏，其结果是可靠性降低，另一方面，无论电网电压是否正常，该装置都是通过DC/DC，DC/AC变换后才给负载供电，而负载(如彩色显示器)开启时的浪涌电流有时是稳态工作时的5-6倍，这就对开关管提出了较高的要求，因而使成本大大高于普通的有大功率工频变压器的UPS，这些因素限制了它在个人电脑中的应用。申请号为93107307的《无变压器不间断电源主电路》采用了倍压整流技术，可抛弃大功率工频变压器，但却使用了3.12伏的蓄电池组，不仅成本高，而且安全性低。
本实用新型克服了上述二者的不足而研制出了一种既工作于高频又工作于低频的无大功率工频变压器的不间断电源装置。
本实用新型通过如下方式实现了无大功率工频变压器的不间断电源装置，当电网电压正常时，充电电路(1)对蓄电池E充电，同时负载U0直接由电网供电，当电网电压异常时逆变电路(2)给负载U0供电，其特征在于逆变电路(2)的高频变压器TR2的初级分别和场效应管T2、T3的漏极相连，高频变压器TR2的初级中心抽头接蓄电池E的正极，蓄电池E的负极接地，高频变压器TR2的次级分别与整流二极管D4、D5的阳极相连，整流二极管D4、D5的阴极与电感L的一端相连，电感L的另一端与场效应管T4、T6的漏极连于P点，高频变压器TR2次级中心抽头与场效应管T5、T7的源极相连于Q点，场效应管T4的源极与场效应管T5的漏极相连于A2点，场效应管T6的源极与场效应管T7的漏极相连于B2点。A2、B2是逆变器的输出端子，场效应管T2，T3的高频驱动脉冲来源于脉宽调制器PWM2，低频脉冲发生器PW给场效应管T4，T5，T6，T7提供频率为50赫兹占空比不大于0.5且脉宽固定的驱动脉冲，使场效应管T4、T7关断时，场效应管T5、T6延时一段时间后才导通，反之亦然。
本实用新型与现有技术相比具有效率高、可靠性高、重量轻、成本低的优点，实用于个人电脑。是一种既工作于高频又工作于低频的混合型UPS，既有普通低频下工作的UPS可靠性高的优点，又具有工作于高频时体积小，重量轻的优点，实验表明，本实用新型在使用12V4A蓄电池且逆变功率为300W时，整机重量才8斤，造价为200元左右，本实用新型抛弃了传统UPS中的交流稳压电路，是因为如今的电脑电源和显示器电源都是开关电源，在150V-280V之间完全可以稳定地工作，因而本实用新型具有实施容易，实用性强的优点。
图1为本实用新型的电路原理图。
A1、B1是市电电网电压U1的输入端子，电网电压正常时(150v＜U1＜270v)。U1一方面给负载U0供电，同时经桥堆B整流又经电容C1滤波后形成高压直流电压，脉宽调制器PWM1产生高频脉冲驱动场效应管T1，高频变压器TR1的次级产生高频电压经D1整流给逆变电路(2)的蓄电池E充电，电阻R1把电流信号转变为电压控制信号控制PWM1的输出脉冲宽度使得流过D1的电流为恒流。
电网电压异常时，逆变电路(2)中的脉宽调制器PWM2启动，输出频率约为30KHz的高频矩形脉冲去控制场效应管T2、T3交替导通和关断，于是在高频变压器TR2的次级产生高频高压经D4、D5整流又经L、C5滤波后在C5两端即P、Q两点之间产生240V左右的直流电压，电阻R5和光电耦合器OPT组成该电压的取样电路，用此取样信号去控制PWM2的输出脉冲宽度从而使P、Q间的电压稳定。C2、D2、R2和C3、D3、R3以及C4、R4为尖峰电压吸收网络，保护T2、T3、D4、D5免受TR2.漏感产生电压尖峰的击穿；E是12伏的蓄电池，这种DC-DC升压电路的开关管(即T2、T3)工作在低压状态，因而可靠性和效率得到提高，低频脉冲发生器PW产生频率为50Hz占空比约为90％的矩形脉冲去控制T4、T5、T6、T7的通断，即当T4、T7关断时T5、T6延时约2毫秒后才导通，反之亦然，于是在A2、B2之间产生幅值约为240V有效值为220V的方波U2，并给负载U0供电，同时切断U1到负载的通路，这种DC/AC变换工作于低频，因此开关管的损耗很小，效率明显提高，此外由于一对开关管关断后，另一对开关管延迟2毫秒后才导通，这就避免了开关管的共态导通现象，从而大大提高了可靠性。
权利要求1.无大功率工频变压器的不间断电源装置，当电网电压正常时，充电电路(1)对蓄电池(E)充电，同时负载(U0)直接由电网供电，当电网电压异常时逆变电路(2)给负载(U0)供电，其特征在于逆变电路(2)的高频变压器(TR2)的初级分别和场效应管(T2、T3)的漏极相连，高频变压器(TR2)的初级中心抽头接蓄电池(E)的正极，蓄电池(E)的负极接地，高频变压器(TR2)的次级分别与整流二极管(D4、D5)的阳极相连，整流二极管(D4、D5)的阴极与电感(L)的一端相连，电感(L)的另一端与场效应管(T4、T6)的漏极连于P点，高频变压器(TR2)次级中心抽头与场效应管(T5、T7)的源极相连于Q点，场效应管(T4)的源极与场效应管(T5)的漏极相连于A2点，场效应管(T6)的源极与场效应管(T7)的漏极相连于B2点，A2、B2是逆变器的输出端子，场效应管(T2，T3)的高频驱动脉冲来源于脉宽调制器(PWM2)，低频脉冲发生器(PW)给场效应管(T4，T5，T6，T7)提供频率为50赫兹占空比不大于0.5且脉宽固定的驱动脉冲，使场效应管(T4、T7)关断时，场效应管(T5、T6)延时一段时间后才导通，反之亦然。
专利摘要一种无大功率工频变压器的不间断电源装置,当电网电压正常时,充电电路(1)对蓄电池E充电,同时电网直接向负载U
文档编号H02J7/00GK2279029SQ9621504
公开日1998年4月15日 申请日期1996年6月25日 优先权日1996年6月25日
发明者粟桂息 申请人:粟桂息