一种模拟式ups输出控制电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种模拟式UPS(不间断电源)输出控制电路，属于电力电子技术领域。
【背景技术】
[0002]不间断电源(UPS)是将蓄电池(多为铅酸免维护蓄电池)与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断(事故停电)时，UPS立即将电池的直流电能，通过逆变零切换转换的方法向负载继续供应交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。
[0003]从控制电路结构上，UPS可分为数字式与模拟式:数字式UPS采用单片机或者DSP等处理器芯片对设备进行控制，芯片的功能由编程人员编写代码并烧入芯片实现；模拟式UPS没有处理器芯片，所有控制功能与逻辑均由电路完成，没有软件。在核电领域，对由软件控制的装置有特殊的要求，除了需要软件认证外还需指定的安全级别的特殊芯片，试验费用与芯片成本都很高。而模拟式UPS则无需上述的要求。
[0004]UPS的输出是一个逆变电源，其功能是将充电器或者蓄电池提供的直流电能，通过脉冲宽度调制技术(PWM)变为交流电供给负载，同时该电源必须跟踪市电的电压，以保证其与市电切换时不会出现过流现象。
[0005]现有的模拟式UPS跟踪的实现方式为:检测UPS旁路电压与逆变电压进行比较，将此差值送到模拟开关一端，利用开机信号(逆变启动)对此模拟开关进行选通，此电压经处理后送到正弦波发生器幅值控制端，最终改变输出电压，实现逆变器电压跟踪市电旁路电压，当切换完成后，开机信号消失，模拟开关不导通，逆变器按自身电压输出。这种跟踪模式在UPS工作过程中，只有由市电旁路输出切换至逆变器输出时才需要进行跟踪市电电压，跟踪的精度不高。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种能够为UPS提供PWM驱动信号，使其输出跟踪市电电压的模拟式UPS输出控制电路。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种模拟式UPS输出控制电路，其特征在于:包括三角波发生电路、基准正弦波信号发生电路、PWM信号生成电路和锁相跟踪电路，由三角波发生电路及基准正弦波信号发生电路分别产生三角波及基准正弦波后送入PWM信号生成电路，PWM信号生成电路将三角波和基准正弦波进行比较，产生PWM脉冲信号用以驱动功率开关，产生正弦波电压供给负载；锁相跟踪电路对市电信号采样，通过市电信号与PWM脉冲信号的比较，调整输出正弦波电压的相位，使输出正弦波电压跟踪市电的电压。
[0008]优选地，所述三角波发生电路由555定时器构成的多谐振荡器产生连续变化的振荡脉冲波形，经过触发器分频将振荡脉冲波形变成方波，再经过微分电路将方波变为三角波。
[0009]优选地，所述基准正弦波信号发生电路将所述触发器分频形成的方波通过工作频率控制模块变成设定频率的方波，再送入计数器，由计数器控制多路开关的开通和关断产生阶梯波，再经滤波后形成基准正弦波。
[0010]优选地，所述PWM信号生成电路由比较器将所述的三角波和基准正弦波比较，产生PWM信号后经过死区产生电路和故障保护电路后输出。
[0011]优选地，所述锁相跟踪电路采集市电信号并作抬高处理后，送入幅度调控电路得到单极性正弦波控制信号，再经过反相放大器处理后得到市电同步信号；该市电同步信号与所述PWM脉冲信号进行比较，并输出市电同步调整信号；该市电同步调整信号送入所述555定时器，调控555定时器的输出脉冲频率及占空比，从而调整所述输出正弦波电压的相位。
[0012]本发明提供的控制电路克服了现有技术的不足，能够为UPS提供PWM驱动信号，使其输出跟踪市电电压。
【附图说明】
[0013]图1为本发明提供的模拟式UPS输出控制电路系统原理图；
[0014]图2为三角波发生电路图；
[0015]图3为基准正弦波信号发生电路图；
[0016]图4为PWM信号生成电路图；
[0017]图5为锁相跟踪电路图。
【具体实施方式】
[0018]为使本发明更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0019]图1为本发明提供的模拟式UPS输出控制电路系统原理图，所述的模拟式UPS输出控制电路包括三角波发生电路、基准正弦波信号发生电路、PWM信号生成电路和锁相跟踪电路。
[0020]三角波发生器产生频率9.6kHz的载波信号，载波信号受到市电旁路采样与正弦波发生器输出信号的控制，以保证最终输出的电压与市电同步。正弦波发生器输出50Hz或者60Hz的正弦波信号(频率可通过电路设置)。输出的正弦波信号进行滤波以及和逆变反馈信号的比较调整后，进入PWM产生电路，与三角波比较后产生PWM信号。PWM信号从电路输出，驱动功率开关形成与市电同步的电压供负载使用。
[0021]图2为三角波发生电路图。由555定时器构成的多谐振荡器，接通电源后，电源12V通过R62/VR3和R63对电容C36充电，当Uc < 1/3VDD(VDD = 12V)时，振荡器输出Vo= 1，放电管截止。当Uc充电到彡2/3VDD后，振荡器输出Vo翻转成0，此时放电管导通，使放电端DIS接地，电容C36通过R63对地放电，使Uc下降。当Uc下降到彡1/3VDD后，振荡器输出Vo又翻转成I，此时放电管又截止，使放电端DIS不接地，电源VDD通过R62/VR3和R63又对电容C36充电，又使Uc从1/3VDD上升到2/3VDD，触发器又发生翻转，如此周而复始，从而在输出端Vo得到连续变化的振荡脉冲波形。脉冲宽度TL由电容C36放电时间决定，TL ^ 0.7*R63*C36~0.7*4.02*0.0000047 ~ 13uS。脉冲宽度TH由电容C36充电时间决定(按VR3初始状态 2.5K 计算)，TH = 0.7* (R62+VR3+R63) *C36 = 0.7* (5.1+2.5+4.02) *0.0000047 =38uSo 脉冲周期 T ^ TH+TL ^ 13+38 ^ 51uS，频率为 19.6KHz，通过微调 VR3 可达到 19.2KHz。此脉冲占空比约为75 %，将此脉冲送入D触发器的时钟CLK脚，由于该D触发器输出脚直接连接在D输入脚，每当时钟输入为上升延时即触发至输出电平翻转，经二分频后将此19.2K的脉冲转换为9.6K、占空比为50%的方波信号。随后将此脉冲串送至TL072及外围电路组成的微分电路，变成三角波Vl输出，同时经反向器产生与Vl相反的三角波V2。
[0022]图3为50Hz基准正弦波信号发生器电路。三角波发生电路中产生的9.6KHz方波信号，送入U19A(4518:双B⑶同步加计