基于Buck电路的超级电容UPS装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于不间断电源设备领域，具体涉及一种基于三端双Buck电路的超级电容器UPS装置。
【背景技术】
[0002]不间断电源(UPS)在主电源失电时提供短时的电能供应，对用电安全及设备维护有着不可或缺的作用。而通常作为备用电源能量来源的化学电池寿命很短，易老化，使得维修更换成本高，同时也降低了UPS的可靠性。超级电容器和普通的蓄电池不同，其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。其具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽等优点，在某些场合有望替代普通的蓄电池。普通蓄电池电压变化范围不大，而超级电容器储存的能量和其电压成平方关系，因此不能简单套用以普通蓄电池为储能元件的UPS的电路结构。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是针对现有UPS设备多采用蓄电池寿命短、充放电时间长的问题，提供了一种全模拟电路的超级电容器UPS装置，产品可靠性高，维护简便，使用寿命长。
[0004]本发明通过以下技术方案解决上述技术问题，
[0005]—种基于Buck电路的超级电容UPS装置，包括工频变压器、超级电容器组、控制电路板，其特征在于，
[0006]所述工频变压器，将电网电压进行降压，降压至控制电路板的工作电压；
[0007]所述控制电路板包括工频不控整流及滤波电路、Buckl恒压源电路、Buck2恒流源电路，
[0008]所述工频不控整流及滤波电路将工频变压器降压的交流电压经过不控整流和滤波，输出为两路直流电压；
[0009]所述Buckl恒压源电路，将其中一路直流电压输出为恒定电压，与负载连接；
[0010]所述Buck2恒流源电路，将另一路直流电压电路输出为恒电流，并连接超级电容器组，为超级电容器组充电；
[0011]所述超级电容器组，储存电能，并作为UPS的供电电源。
[0012]作为优化，还包括微动继电器，所述微动继电器安装在超级电容器组的充电端;所述控制电路板还包括逻辑控制电路，所述逻辑控制电路包括输出采样模块、闭环PWM控制模块、计时及逻辑电路、指示灯的控制电路；
[0013]输出采样模块，采集电压和电流数据;所述电压数据直接线路采样;所述电流数据通过在电路中串联采样电阻，通过采集采样电阻的电压获得电流数据；
[0014]所述闭环HVM控制模块为SG3525芯片，输出采样模块将Buckl恒压源电路的电压、电流信号送到SG3525芯片，经过SG3525芯片处理，送出P丽开关信号到Buckl恒压源电路的开关管；
[0015]所述闭环WM控制模块为UC3843芯片，输出采样模块将Buck2恒流源电路的电压、电流信号送到UC3843芯片，经过UC3843芯片处理，送出P丽开关信号到Buck2恒流源电路的开关管；
[0016]所述计时及逻辑电路，由555计时芯片和逻辑门芯片组成;所述555计时芯片按设置时间发出信号，当电网失压时，通过555芯片搭建的计时电路开始计时，延时到设置时间后，发一个信号给逻辑门芯片，输出信号断开/启闭微动继电器，从而断开/启闭超级电容器组;所述逻辑门芯片为⑶4011电路芯片；
[0017]作为优化，所述控制电路板还包括指示灯，所述指示灯连接在逻辑门芯片输出端或超级电容器组充电端；
[0018]作为优化，所述指示灯包括充电指示灯和计时设置时间指示灯。
[0019]现有UPS电源存在能量密度低，化学电池寿命很短，易老化，使得维修更换成本高的实际问题。本发明基于工程应用实际，设计了一款适合超级电容器的UPS设备，具体而言，本发明的技术效果体现在:设计出一套新型利用超级电容器作为储能单元的UPS拓扑结构。根据拓扑结构和超级电容器的特点，设计了控制电路，借鉴了传统Buck电路的控制方式，用全模拟电路实现了功能要求。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型实施例结构不意图；
[0021 ]图2为本实用新型实施例控制电路板不意图。
【具体实施方式】
[0022]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0023]一种基于Buck电路的超级电容UPS装置，包括工频变压器、超级电容器组、微动继电器和控制电路板，
[0024]所述工频变压器，将电网电压进行降压，降压至控制电路板的工作电压；
[0025]所述超级电容器组，储存电能，并作为UPS的供电电源；
[0026]所述微动继电器安装在超级电容器组的充电端；
[0027]所述控制电路板包括工频不控整流及滤波电路、Buckl恒压源电路、Buck2恒流源电路、逻辑控制电路和指示灯，
[0028]所述工频不控整流及滤波电路将工频变压器降压的交流电压经过不控整流和滤波，输出为两路直流电压；
[0029]所述Buckl恒压源电路，将其中一路直流电压输出为恒定电压，与负载连接；
[0030]所述Buck2恒流源电路，将另一路直流电压电路输出为恒电流，并连接超级电容器组，为超级电容器组充电；
[0031]所述逻辑控制电路包括输出采样模块、闭环PWM控制模块、计时及逻辑电路、指示灯的控制电路；
[0032]输出采样模块，采集电压和电流数据;所述电压数据直接线路采样;所述电流数据通过在电路中串联采样电阻，通过采集采样电阻的电压获得电流数据；
[0033]所述闭环HVM控制模块为SG3525芯片，输出采样模块将Buckl恒压源电路的电压、电流信号送到SG3525芯片，经过SG3525芯片处理，送出P丽开关信号到Buckl恒压源电路的开关管；
[0034]所述闭环HVM控制模块为UC3843芯片，输出采样模块将Buck2恒流源电路的电压、电流信号送到UC3843芯片，经过UC3843芯片处理，送出P丽开关信号到Buck2恒流源电路的开关管；
[0035]所述计时及逻辑电路，由555计时芯片和逻辑门芯片组成;所述555计时芯片按设置时间发出信号，当电网失压时，通过555芯片搭建的计时电路开始计时，延时到设置时间后，发一个信号给逻辑门芯片，输出信号断开/启闭微动继电器，从而断开/启闭超级电容器组；
[0036]所述指示灯连接在逻辑门芯片输出端或超级电容器组充电端；
[0037]所述指示灯包括充电指示灯和计时设置时间指示灯。
[0038]本实用新型首先分析超级电容的特点，基于这些特点选择合适的控制电路结构，并考虑到将来容量扩展的内容，得出一个可靠合理的电路结构，并据此对控制电路进行设计。由于工艺原因，现阶段超级电容器额定电压只能做到2.8V，需要串联使用才能达到合适的使用电压。考虑到Buck电路的占空比越大效率越高，前端直流母线电压控制在60V以下较为合理。选用18个额定电压2.7V，容量470F的超级电容器串联，并由3组电容阵列并联，串联的电容器通过电阻和三极管强制均压。串联后额定电压，总电容值。<