专利名称：功率能输出模块化的不断电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种功率能输出模块化的不断电系统，尤指一种采用半导体MOSFET组来取代变压器，以达到无限次功率扩充的目的。
目前市面上的不断电系统，一般都采用输出方波，或模拟正弦波，且输出必需要加上变压器才能正常工作，其工作原理图示于
图1。
然而，不断电系统应输出是正弦波，频率为60Hz，与市电相同才对。因为不断电系统本身在振荡电路振荡输出仍是正弦波，到了后面的电路，使其成为方波输出，此方波输出的缺点为因方波是由很多次的偶次谐波所形成，所以用在一般的电器用品上往往会造成电器损坏。而且如使用在电感式负载如电扇，马达等可能就没法动作，就算动作工作效率也不稳定，如使用在纯负载(R)电阻式负载如电视电脑等是可以工作，但可能会使电器损坏。
因此，市场上的不断电系统有两种形式的输出波形，即方形波及模拟正弦波。模拟正弦波，为利用积分电路将方波模拟成接近正弦波，虽是接近正弦波，但终究不是正弦波，效率较差。输出要用变压器才可达到由12V转变为120V/60Hz的交流电压输出。又输出无法并联，会造成烧毁，因一般ups分为100VA-2000VA-4000VA规格，但必须局限在一台ups，一般而言，两台100VA应等于200VA输出，但变压器本身受到电流，阻抗，频率等的影响所以不能并联(即扩充)，并联即会烧毁，所以市场上无法作出可扩充式的ups。
鉴於上述缺点，本发明的主要目的在于提供一种功率能输出模块化的不断电系统，其采用半导体MOSFET组来取代变压器，因半导体MOSFET，其特性非常相近，不会有相位，阻抗及频率被改变的影响，故可以达到无限次功率扩充的目的。
本发明的技术方案在于提供一种功率能输出模块化的不断电系统，其特征在于其是一种不断电系统，该系统为输出功率能输出模块化，无输出变压器的可扩充式的系统。
前述的功率能输出模块化的不断电系统电路系统，其特征在于其中的电桥电路是取代一般不断电系统中的变压器功能的电桥电路。
前述的无输出变压器的可扩充式不断电系统，其特征在于其进一步包括低通滤波器。
本发明的优点在于其是能输出模块化的不断电系统，故能无限扩充其功率，电源输出模块化，可扩充其电流的功率。本发明的不断电系统不用变压器输出，输出近似正弦波。
以下结合附图进一步说明本发明的具体结构特征及目的。
附图简要说明图1是常用不断电系统的工作原理图；图2是单元ups的原理方块图；图3是DC变AC产生电路的电路图；图4是IcXR-1各脚功能图；图5是DC变AC电桥电路电路图；图6是R/C低通滤波(整形电路)的电路图；图7是过载保护电路图；图8是PWM产生电路分析电路图；图9是电流放大驱动电路；图10是103电路图；及图11是扩充不断电系统模块图。
本发明的原理为用DC24V至170V的DC转换电路。本身具有将DC170V转成120V AC的电路。此称为低压驱动高压式电桥电路。本电桥电路的控制受到低压的PWM驱动电路控制。
在振荡电路，则采用PWM(Pulse width Modulation)的方式，PWM即脉宽调制，是利用三角波与基本正弦波互相比较两波的交点，决定电力元件的开关时刻，因此必须产生PWM波，再送数字电路再经低通滤波器，就可以得到一个输出正弦波，而且不会因整形电路所造成消耗电流太大(静态)无负载，其效率才会高。
如果输出功率要扩充，只有不用变压器，才可能达到输出功率扩充的功能。因没有变压器就不会有相位，阻抗及频率被改变的影响，如被改变则会影响到模块化功率的扩充，甚至烧毁。本发明是采用半导体MOSFET组来取代变压器，因半导体MOSFET，其特性非常相近，不会有相位，阻抗及频率被改变的影响，故可以达到无限次功率扩充的目的。
本发明分为(A)单元不断电系统及(B)扩充不断电系统模块二部份来说明(A)本发明方块图，可分为三大部分；即101电路，102电路及103电路。单元ups的原理方块图示于图2。
I·101电路101电路，主要目的是DC24V变DC170V，为何要此电路，因为DC→AC电桥电路本身是一个变换电路，所以输入必须DC170V经变换电路四个MOSFET(绝缘闸场效晶体管)，1.414此为RC/低通滤波器的常数，所以170V DC÷1.414交换成AC约120V电压以得到实际输出，101电路又分为(甲)·DC变DC产生电路。(乙)·DC变AC电桥电路。(丙)·R/C低通滤波(整形电路)。及(丁)·过载保护电路。现分述如下(甲)·DC变DC产生电路。
DC变DC产生电路的电路图，示于图3，其工作原理为(IcXR-1)6、7、9为振荡电路脚，此IcRc振荡为25KHZ，因为输出的变压器工作频率为25KHZ所以XR-1振荡为25KHZ其中VR1为调整频率调整约在25K±1HZ，再看3脚为IcXR-1的泄放电路脚，12、13脚为此Ic固定偏压脚，然后输出11、14脚，其中11脚为正周输出脚，14为负周输出脚，再经电流放大级后正负输出至24，0，24的变压器，此变压器为24，0，24振荡输出变成170V AC，170V AC再经输出D1和D2为全波整流电路，此170V AC变成DC 170V然后再经一个射频扼流圈和C1、C2滤波电路(滤波25K)以达到纯正DC170V输出。
在图4中，IcXR-1各脚功能图说明如下1.INV，INPUT2.INV，INPUT3.OSC OUT4.(+)C.L SENSE5.(-)C.L SENSE6.RT7.CT8.接地GND9.COMPENSATION AND COMPARATOR10.SHUTDOWN11.EMITTERA12.COLLECTOR A13.COLLECTOR B14.EMITTER B
15.V+16.VREF(乙)·DC变AC电桥电路分析图5为DC变AC电桥电路电路图，其主要采用Ic来控制电桥电路，工作原理先看低压控制高压的变换Ic A、Ic B，Ic A、Ic B主要作用是用作来控制Q1～Q4的饱和截止，而Ic A、B本身所吃的电源为一个电压12V，再经由信号控制PWM+输入和PWM-输入，Ic A和Ic B输入HIN和LIN两个脚相位反连结，使当PWM+时Ic A HO为正LO为负，Ic B HO为负LO为正，信号输出使Q1、Q4导通，Q2和Q3截止为使OUT1和OUT2得到一个正半波的PWM170VAC的正周，当PWM为负时Ic A LO为正HO为负，IcB LO为负HO为正，信号输出使Q1、Q4截止，Q2和Q3饱和使OUT1和OUT2得到一个负半波的PWM 170V AC的负周，所以当PWM信号在正负周时，OUT1和OUT2可得一个正负的170VPWM波的AC电压。
(丙)·R/c低通滤波(整形电路)R/C低通滤波(整形电路)的电路图，示于图6，其主要作用是将±170V AC PWM波整形约为120V的正弦波，它如何可整形为正弦波，最主要的是信号输出为一个±170V的PWM波，因PWM波本经由RT、CT和C2R2、C1R1的低通电路，此信号的高频部份会被C2R2和C1和R1所滤波掉，而信号输出的低频部份会被RT、CT所滤波整形，所以输出可得到一个近似正弦波的波形，RT和CT常数为1.414所以170V÷1.414等於120V的AC。
(丁)·过载保护电路过载保护电路图，示于图7，其工作原理R1和R2分压电阻IcuA741 3脚作参考电压，2脚作比较压脚，R1和R2调整R2大约VDC约1.4V左右。当输出120V短路或电桥电路过载时电桥电路中的0.5Ω/5W电压会上升，此时741Ic会测得，因741的电路是一个简单的比较电路，当外来电路2脚大于3脚的参考电压1.4V时，741的VO，6脚为一个负的输出然后输出驱动一个晶体管而晶体管会使继电器跳开以达到输出保护作用。
II.102电路102电路可分为二部分来说明，即(戊).PWM产生电路分析，及(己).电流放大驱动电路(戊).PWM产生电路分析PWM产生电路分析PWM产生电路分析电路图示于图8，图中的IB03B此Ic的功能主要在做正弦波的产生，其输出频率由R1和R2和C1来决定。本线路振荡频率约60±1HZ输出再输入图9的电流放大驱动电路输入侧的ci交连电容，R3和R4主要用来作偏压电阻使振幅不失真再送入Ic1C、D，8和11脚，LM339主要做比较电路，Ic4001本身是一个多谐振荡器振荡出方波后再经回授经RT1和CT1做积分电路，此时方波变三角波再送Ic1C、D的9脚和10脚，Ic的LM339的输入正弦波和三角波的波形比较后得出PWM+的波形和PWM-的波形。
(己).电流放大驱动电路电流放大驱动电路示于图9，其为一个简单的电流放大电路，主要作用是将PWM+或PWM-做电流放大，Q1和Q2的线路连接为一个达灵顿方式的电流放大器，本身不做GAIN增益放大只做电流放大，才能驱动下一级的电桥电路。
III·103电路103电路图示于图10，此为一个稳压电路103，此电路输入有二组，一组为AC-HIN和AC1、AC2，先从输入AC-HIN来讲AC-HIN输入为一组AC12和OV输入至D2，D2主要作用用来半波整流将AC12V半波整流再经R1电阻限流使ZD2产生稳定DC 6V左右，此6V电压往二极管和Q4供应偏压，然后其中Q3和Q2会比较出使Q5和Q1 VB使Q9、Q8、Q7、Q6 IB电流上升使Q9、Q8、Q7、Q6内阻下降使其输出电压提升以达到稳压作用，其中Q9、Q8、Q7、Q6是作用用来控制电流输出的晶体管而Q5和Q1是用来驱动Q9、Q8、Q7、Q6的控制晶体管，而VR2是用来输出电压的调整此电路，因稳压电路由AC-HIN来产生，而高的输出电流25V DC由AC1和AC2输入约AC 38V经BD2的桥式的整可得到约50V DC再将由Q9、Q8、Q7、Q6来作电功输出控制。输出电压大小由VR2来决定大小，大约调至25V DC，因它们的电池是24V所以调至约25V左右，而VR1是用来调整输出的电流，电流大约10V左右可以然后输出再经D4、D5、D6、D7、D8获得输出，为什么要五个二极管并联，因此电路设计D4至D8一个二极管约2A五个刚好等于10A，因为它们一片103电路输出为25V DC 10A左右才可达到供应一片101电路的功率，方可输出功率模块。
(B)扩充不断电系统模块扩充不断电系统模块图，示于图11，此为101和102的线路方块分析，然后101整个线路为一个单元化的模块方块，输出再并联可达到功率可模块方式输出，当然相对的电源部分稳压方面也需要模块一起配合101和103电路就可达成输出功率，可模块化的不断电系统一片101电路为200W的功率。
权利要求
1.一种功率能输出模块化的不断电系统，其包括单元不断电系统与扩充不断电系统模块，其特征在于单元不断电系统是由一第一电路、一第二电路、一第三电路所组成，其中该一电路包括一用以产生一纯正的DC电压的DC变DC产生电路、一以供产生一正负的PWM波AC电压的DC变AC电桥电路、一将该PWM波AC电压整形为正弦波的R/C低通滤波电路，以及一用以输出保护的过载保护电路依序串联连接所构成；该第二电路包括一用以产生PWM+波形与PWM-波形的PWM产生电路以及一将该PWM+或PWM-做电流放大的电流放大驱动电路相互串接而成；该第三电路包括一稳压电路，而该第三电路输入端与市用电源连接，输出端与第一电路之电源输入端连接，而第二电路为与第一电路的DC变AC电桥电路连接，扩充不断电系统模块是以多块单元不断电系统相互并联而扩充输出功率。
2.根据权利要求1所述的功率能输出模块化的不断电系统，其特征在于该DC变AC电桥电路是采用Ic来控制而无需输出变压器。
3.根据权利要求1所述的功率能输出模块化的不断电系统，其特征在于该低通滤波器输出近似正弦波。
全文摘要
本发明涉及一种功率能输出模块化的不断电系统，其是采用半导体MOSFET组来取代变压器，因半导体MOSFET，其特性非常相近，不会有相位，阻抗及频率被改变的影响，故可以达到无限次功率扩充的目的。
文档编号H02J7/00GK1162211SQ9610444
公开日1997年10月15日 申请日期1996年4月5日 优先权日1996年4月5日
发明者陈松锦 申请人:陈松锦