一种用于ups和外接蓄电池间的检测和保护电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及UPS和外接蓄电池间保护电路领域，具体是一种用于UPS和外接蓄电池间的检测和保护电路。
【背景技术】
[0002]随着各类用电设备对供电电源的性能和可靠性的要求越来越高，UPS得到了广泛的应用。UPS在市电输入正常时，市电经过UPS稳压后向用电设备提供电能，同时经过充电电路对蓄电池充电；当市电因维修、故障等造成输入异常时，UPS将蓄电池的直流电逆变后向用电设备提供交流电。如果在市电正常时，UPS没有检测到和蓄电池连接意外断路、短路情况，那么在市电异常时，轻则UPS不能实现不间断供电，重则会对不能间断供电的设备造成损失。这种情况对于外接蓄电池的长效型UPS更为重要。
[0003]目前，检测UPS和外接蓄电池之间连接是否正常的方法主要有:电流检测方式和电压检测方式。对于电流检测方式，当市电正常时，UPS向用电设备供电的同时对蓄电池充电，在蓄电池储能少时，充电电流较大，一般为几安培；随着充电时间的增加，最终的浮充电流一般维持在一个很小值，只有几十毫安甚至几毫安；当UPS转入蓄电池供电时，此时的电流会达到十几安培甚至更高，电流检测范围宽，对电路或传感器的范围和精度要求很高，难度大、成本高。对于电压检测方式，由于UPS的充电端口和蓄电池直接相连，检测时无法区分是蓄电池自身的电压还是UPS充电端口的电压。有的UPS无论是否开机，只要市电输入正常，充电端口即有充电电压，如山特的MT系列UPS。这样就需要不停的断开市电输入或者关闭充电电路来检测蓄电池电压，如专利公开号为CN103176100B “一种UPS中检测蓄电池是否连接正常的方法”通过控制充电板，在不对蓄电池充电时迅速检测蓄电池电压判断是否连接正常后，再闭合充电板继电器充电，这种检测方式对速度要求高，存在一定供电中断的风险。或者采用专利公开号为CN102901903A及CN202815145U “UPS蓄电池断路检测装置”的方式，如果检测电流较大，则认为没有断路，当电流较小时，则间歇断开UPS对蓄电池的充电电路，检测电压来判断蓄电池是否正常连接。这样虽然降低了电流检测要求，但是需要同时检测电压和电流，并且在检测电压时也需要断开充电电路。无论是采用电流检测方式还是电压检测方式时，均没有防止蓄电池意外反接时导致UPS损坏的功能，存在安全隐串
■/Q1、O
[0004]
【发明内容】
本发明的目的是提供一种用于UPS和外接蓄电池间的检测和保护电路，以解决现有技术UPS和外接蓄电池之间连接是否正常的检测方法和保护存在的问题。
[0005]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为:
一种用于UPS和外接蓄电池间的检测和保护电路，其特征在于:包括单片机主控电路、电压采样电路、充放电控制电路、蓄电池防反接电路、通信电路，其中单片机主控电路与充放电控制电路相连，实现UPS对蓄电池充电和蓄电池放电控制；单片机主控电路和电压采样电路相连，实现根据电压采样电路的检测值判断状态并以此来控制充放电控制电路；单片机主控电路与通信电路相连，完成接收上位机命令、发送状态功能；所述充放电控制电路与外部UPS电源相连，并和蓄电池防反接电路相连，实现蓄电池连接正确后的充放电控制；蓄电池防反接电路与外部蓄电池相连，并和充放电控制电路相连，实现防止蓄电池反接；电压采样电路还分别与充放电控制电路前端、蓄电池防反接电路前端相连，完成UPS端和蓄电池端电压的检测。
[0006]单片机主控电路包括型号为STC12C2052AD的单片机Dl，单片机Dl的VCC接口连接电压VCC，单片机Dl的VCC接口还通过电容C3接地，单片机Dl的GND接口接地，单片机Dl的X1、X2接口之间连接有晶振电路，所述晶振电路包括晶体振荡器G1，晶体振荡器Gl —端连接有电容C4、另一端连接有电容C5后接地，晶体振荡器Gl的两端还分别接入单片机Dl的Xl、X2接口，单片机Dl的RST接口、EC1/T0/P3.4接口连接有看门狗电路，所述看门狗电路包括型号为MAX706CSA的看门狗芯片D2，看门狗芯片D2的MR接口通过电容C7接地，看门狗芯片D2的GND引脚、PFI引脚共接接地，看门狗芯片D2的WDO引脚通过依次串联的电阻R9、电容C6接地，且电阻R9、电容C6之间引出导线连接至电压VCC，看门狗芯片D2的VCC引脚连接至电阻R9、电容C6之间，看门狗芯片D2的RST引脚通过电阻Rll连接至一个三极管V6的基极，看门狗芯片D2的WDI引脚通过跳线器Xl与单片机Dl的EC1/T0/P3.4接口，所述三极管V6的集电极通过电阻R8接地，单片机Dl的RST接口连接至三极管V6的集电极，三极管V6的发射极接入电压VCC，且三极管V6的基极与发射极之间连接有电阻RlO。
[0007]充放电控制电路包括三极管V3、P沟道功率管V2，三极管V3的基极通过电阻R3连接至单片机主控电路中单片机Dl的P3.7/PCA0/PWM0接口，三极管V3的发射极接蓄电池负极，三极管V3的集电极通过电阻R2与功率管V2的栅极连接，功率管V2的栅极还连接至一个稳压二极管Vl的阳极，稳压二极管Vl的阴极与功率管V2的源极连接，且稳压二极管上并联有电阻R1，功率管V2的源极连接至外部UPS电源，功率管V2的漏极连接至蓄电池防反接电路；所述电压采样电路包括电阻R4 — R7，其中电阻R4与电阻R5串联构成串联支路一，串联支路一一端与功率管V2的源极连接，串联支路一另一端与三极管V3的发射极连接，电阻R4与R5之间通过导线与单片机主控电路中单片机Dl的PL 2/ADC2接口连接，电阻R6与电阻R7串联构成串联支路二，串联支路二一端与功率管V2的漏极连接，串联支路二另一端与三极管V3的发射极连接，电阻R6与R7之间通过导线与单片机主控电路中单片机Dl的PL 3/ADC3接口连接。
[0008]蓄电池防反接电路包括双线圈一组常开触点磁保持继电器K1、电解电容Cl和C2、二极管V4和V5，其中电解电容Cl与继电器Kl的动作线圈串联构成RC电路一，电解电容C2与继电器Kl的复归线圈串联构成RC电路二，RC电路一中电解电容Cl端与一个二极管V4的阴极连接，RC电路二中电解电容C2端与一个二极管V5的阴极连接，二极管V4的阳极与RC电路二中复归线圈端共接后连接至外部蓄电池正极，二极管V5的阳极与RC电路一中动作线圈端共接后连接至外部蓄电池负极，且动作线圈与二极管V5阳极之间还通过导线接蓄电池负极，所述继电器Kl 一端与充放电控制电路中功率管V2的漏极连接，继电器Kl的另一端与二极管V4的阳极、RC电路二中复归线圈端共接后连接外部蓄电池正极。
[0009]通信电路包括型号为MAX202CSE的串口收发芯片D3，串口收发芯片D3的Cl+、Cl-接口之间连接有电容C11，串口收发芯片D3的C2+、C2-接口之间连接有电容C10，串口收发芯片D3的VCC、V+接口之间连接有电容C8，串口收发芯片D3的GND、V_接口之间连接有电容C9，由电容C8—C11构成串口收发芯片D3的电荷泵电路，串口收发芯片D3的VCC接口接入+5V电压，串口收发芯片D3的VCC接口还通过电容C14接地，串口收发芯片D3的GND接口、T2IN接口、R2IN接口分别接地，串口收发芯片D3的RlIN接口、R2IN接口、TlOUT接口分别连接至一个DB9接口 X4，串口收发芯片D3的RlOUT接口通过电阻R16连接至光耦N2的引脚2，光耦N2的引脚I接+5V电压，光耦N2的引脚3接蓄电池负极，光耦N2的引脚4通过上拉电阻R18接电源VCC，光耦N2的引脚4还与单片机主控电路中单片机Dl的RXD/P3.0接口连接，串口收发芯片D3的TI IN接口与一个光耦N3的引脚4连接，光耦N3的引脚4还通过上拉电阻R19接+5V电压，光耦N3的引脚3接地，光耦N3的引脚I接电源VCC，光耦N3的引脚2通过电阻R17与单片机主控电路中单片机Dl的TXD/P3.1接口连接。
[0010]本发明同时提供UPS和外接蓄电池间是否连接正常检测、充放电控制和蓄电池防反接电路。该电路无需检测线路电流，在线检测UPS端电压和蓄电池端电压，能分辨充电、放电、蓄电池低电压和故障状态，并能防止蓄电池反接，具有体积小，电路简单，应用范围广等特点。
[0011]本发明为UPS和外部蓄电池之间连线是否正常提供了一种状态检测和防反接保护电路，具有检测和保护电路简单、体积小、成本低、应用范围广等优点。
【附图说明】
[0012]图1为本发明电路原理框图。
[0013]图2为本发明单片机主控电路图。
[0014]图3为本发明充放电控制电路和电压采样电路图。
[0015]图4为本发明蓄电池防反接电路图。
[0016]图5为本发明通信电路图。