专利名称：一种ups同步控制器的制作方法
技术领域：
一种UPS同步控制器
背景技术：
本实用新型涉及一种同步控制器，尤其是涉及一种用于双总线UPS供电系统同步
运行的同步控制器。
背景技术：
在一般的冗余并机或双总线供电系统之中，其相位的检测和锁定都是采用了传统的锁相环模式，其不足之处是两路输出的相位差较大，在切换时会出现两条输出回路的环流较大，影响电源工作的稳定性。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种UPS同步控制器，可以使两条输出回路达到同步的效果。 本实用新型的目的可以通过以下的技术措施来实现一种UPS同步控制器，包括单片机MCU控制电路、两路总线UPS供电输出检测电路、两路同步信号输出电路、两路切换信号输出电路以及用于提供上述各组成电路工作电压的辅助电源；所述两路总线UPS供电输出检测电路各自的采样信号输出接入单片机MCU控制电路上对应的信号输入脚，单片机MCU控制电路上的两路同步信号输出脚各自对应连接到同步信号输出电路，单片机MCU控制电路上的两路切换信号输出脚各自对应连接到切换信号输出电路。 作为对本实用新型的进一步改进，本实用新型还包括用于显示两路交流工作状态的状态指示电路，状态指示电路由限流电阻和发光二极管组成，连接单片机MCU控制电路上相应的状态指示信息输出管脚。 本实用新型所述同步信号输出电路和切换信号输出电路采用光耦隔离电路进行
输出，光耦隔离电路由电阻、三极管、光电耦合器组成，与单片机控制电路上的两路同步信
号输出脚和两路切换信号输出脚相连，单片机控制电路上的两路同步信号输出脚和两路切
换信号输出脚通过电阻驱动三极管控制光电耦合器中初级发光二级管的状态，光电耦合器
次级光感应三极管进行输出，实现对两路交流进行隔离同步信号的控制。 由于本实用新型单片机MCU控制电路根据检测到的采样信号来对应输出其中一
路总线的切换信号，同时进行同步信号锁相，并将该同步信号经同步信号输出电路输出作
为另一路总线的同步信号，在第二路总线的输出同步时，发送第二路总线的切换信号。因
此，本实用新型在切换时不会出现输出相位不一致造成的瞬时高压和环流。
图1为实用新型的整机方框图； 图2为实用新型的的整机主流程框图； 图3为实用新型的辅助电源、电压采样电路原理图； 图4为实用新型的频率和相位检测电路原理图； 图5为实用新型的单片机MCU控制电路原理图；具体实施方式如图1所示，本实用新型包括单片机MCU控制电路，第一路总线UPS供电输出检测电路、第二路总线UPS供电输出检测电路、第一路同步信号输出电路、第二路同步信号输出电路、第一路切换信号输出电路、第二路切换信号输出电路、状态指示电路以及用于提供上述各组成电路工作电压的辅助电源；两路总线UPS供电输出检测电路各自的采用信号输出接入单片机MCU控制电路上对应的信号输入脚；单片机MCU控制电路上的两路同步信号输出脚各自对应连接到同步信号输出电路；单片机MCU控制电路上的两路切换信号输出脚各自对应连接到切换信号输出电路；同时，单片机MCU控制电路控制指示电路的显示。[0015] 本实用新型采用先入为主的工作方式，当第一路总线先开启时，该同步控制器首先检测到第一路总线的输出，对第第一路总线的电压和频率进行测量，如果检测正常，则发送第一路总线的切换信号，并点亮该路的指示灯，同时进行同步锁相，并向第二路总线发出同步信号，使第二路总线的相位和第一路同步，当检测第二路总线的输出频率和相位一致时，发送第二路总线的切换信号；若第二路总线先开机，则锁相第二路总线，向第一路总线发出同步信号， 如图2所示，本实用新型中MCU软件控制流程框图，具体流程为开始工作后进入初始化状态，开始进行两路输入检测，电路采用先入为主的工作方式，如两路总线同时上电则转第一路总线为主电，然后对主电波形进行分析，判断当前回路电压是否异常，若电压异常，则置主电异常标志，同时将从机切换为主机；若电压没有异常，则发出输出控制信号，之后均发送同步控制信号给从机，经过测量模块和显示模块后重新对主电波形进行分析并进行其后相应的步骤。 如图3所示，为实用新型的辅助电源原理图，主要由电源CN1、CN2，开关SW1、SW2，保险丝F1、F2，电容Cl C4，整流二极管D1、D4、D5、D8，变压器T1、T2，通用稳压芯片Ul连接而成。电源CN1与开关SW1，保险丝F1，变压器T1的原线圈组成串联回路；电源CN2与开关SW2，保险丝F2，变压器T2的原线圈组成串联回路；变压器T1副线圈的同名端接二极管Dl的阳极，变压器T1副线圈的异名端接二极管D4的阳极，二极管D1、 D4的负极通过电容Cl与C2并联组成的滤波电路后作为稳压器U1的输入Vin ;变压器T2副线圈的同名端接二极管D5的阳极，变压器T2副线圈的异名端接二极管D8的阳极，二极管D5、 D8的阴极也通过电容Cl与C2并联组成的滤波电路后作为稳压器Ul的输入Vin，实现CN1与CN2两路交流供电；稳压器U1的输出端3经过电容C3、C4并联组成的滤波电路后输出5V直流电源供单片机MCU控制电路，稳压器Ul的GND脚、电容Cl与C2并联的负极、电容C3与C4并联的负极、变压器T1的副线圈的中间绕线均接地。上述辅助电源也可用其他常用稳压输出电路来实现5V直流输出。 每路总线UPS供电输出检测电路由电压采样电路、频率和相位测检电路组成，电压采样电路如图3中所示，本实施例中电压采样电路共用电源电路中的变压器线圈，主要由变压器T1副线圈和整流二极管D2、D3、D6、D7连接而成，变压器T1副线圈的同名端作为第一路交流AC1的采样输入，连接接二极管D2的阳极，变压器T1副线圈的异名端接二极管D3的阳极，二极管D2、 D3的负极输出作为第一路交流电压的采样电压信号U-AC1 ;变压器T2副线圈的同名端作为第二路交流AC2的采样输入，连接接二极管D6的阳极，变压器T2副线圈的异名端接二极管D7的阳极，二极管D6、D7的负极输出作为第二路交流电压的采样电 压信号U-AC2。 如图4所示，为频率和相位测检电路原理图，主要由电阻R3 R6、 R9、 RIO、 R13、 R17 R20、R23、R27，三极管Q2、Q4，电容C5、C7，运算放大器U3A、U3B连接而成。其中第一 路交流AC1的采样信号通过R4和R9串联接地组成的回路分压后连接到电阻R5送到放大 器U3A的同相端3脚，U3A反相效端2脚通过电阻R13接地；正反馈电阻R3接于放大器U3A 的同相端3脚与U3A的输出端1脚之间，以防止在过零点失调电压产生多次跳变，用于频率 和相位检测的AC1经过放大器U3A进行过零比较产生一个过零点跳变的方波信号，此信号 由U3A的输出端1脚通过电阻R10接到三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极经过滤波电 容C5后输出F-AC1接入到单片机MCU的13脚，并经过电阻R6输出供单片机的5V电平，三 极管Q2的发射极接地。第二路交流AC2的频率和相位测检回路连接方法和原理与第一路 相同，只是连接不同的元器件和对应的连接脚，具体见附图，上述运算放大器可选用通用双 运放集成芯片；同样上述频率和相位测检电路也可用其他常用交流频率和相位测检电路实 现。 如图5所示，为实用新型的单片机MCU控制电路原理图，主要由单片机MCU，晶振 CY1，电阻R1、R2、R7、R8、R11、R12、R14 R16、R21、R22、R24、R25、R28 R34，电容C6、C8 C12，发光二极管LED1 LED3， 二极管D9、 DIO，三极管Ql、 Q3、 Q5、 Q6和光电耦合器U2、 U4、 U6、U7组成。单片机MCU采用MICROCHIP公司的PIC16F73。晶振CY1和电容CIO、 Cll组 成晶振电路与单片机MCU的9、10脚连接组成内部的时钟电路；电源通过电阻R33串联电容 C12接地，单片机MCU的1脚接于电容C12与电阻R33之间形成复位电路；第一路交流电压 的采样信号U-AC1通过串联接地的电阻R24、 R29分压后接入单片机U5内部的A/D转换3 脚，为第一路输出交流的电压测量，5V电源通过钳位二极管D10和接地的高频滤波电容C8 组成的串联路，二极管D10与电容C8之间同时接入单片机U5的3脚，以滤出采样信号中的 杂波；第二路交流电压的采样信号U-AC2通过串联接地的电阻R25、 R30分压后接入单片机 U5内部的A/D转换2脚，为第二路输出交流的电压测量，5V电源通过钳位二极管D9和接地 的高频滤波电容C9组成的串联路，二极管D9与电容C9之间同时接入单片机U5的2脚，以 滤出采样信号中的杂波；F-AC1为第一路输入频率相位测量信号，连接到单片机内部CCP1 的13脚；F-AC2为第二路输入频率相位测量信号，连接到单片机内部CCP2的12脚；单片机 U5的28脚作为第一路交流同步控制信号输出端，通过电阻R8连接到三极管Ql的基极，Q1 的发射极接地，Ql的集电极连接光电耦合器U2中发光二极管的负极，5V电源通过电阻R2 连接此放光二极管的正极，光电耦合器U2中光敏三极管的发射极接地，集电极接加有5V电 源的电阻Rl后输出控制信号UPS1-SYNC ;单片机U5的27脚为第一路交流切换控制信号输 出端，通过由电阻R16、R12、R14、三极管Q3、光电耦合器U4组成的与所述R8、R1、R2、Q1、U2 组成的相同结构的电路后输出控制信号UPS1-SW ;单片机U5的26脚为第二路交流切换控 制信号输出端，通过由电阻R28、 R21、 R22、三极管Q5、光电耦合器U6组成的与所述R8、 Rl、 R2、Q1、U2组成的相同结构的电路后输出控制信号UPS2-SYNC ;单片机U5的25脚第二路交 流切换控制信号输出端，通过由电阻R34、R31、R32、三极管Q6、光电耦合器U7组成的与所述 R8、 Rl、 R2、 Ql、 U2组成的相同结构的电路后输出控制信号UPS2-SW。 状态指示电路由限流电阻和发光二极管组成，电源经过限流电阻接入发光二极管的正极，发光二极管的负极连接单片机U5上相应的状态指示信息输出管脚，5V电源经过限 流电阻R7接入发光二极管LED1的正极，发光二极管LED1的负极接入单片机MCU的24脚； 5V电源经过限流电阻Rll接入发光二极管LED2的正极，发光二极管LED2的负极接入单片 机MCU的23脚；5V电源经过限流电阻R15接入发光二极管LED3的正极，发光二极管LED3 的负极接入单片机MCU的22脚。 1脚为复位电路，上电时通过R33对C12充电，完成复位；2、3脚为内部的A/D转换， 将两路输入电压的采样转换成数字信号，进行运算；9、10脚与外部电路组成单片机MCU内 部的时钟电路；13脚单片机内部的CCP1，捕捉功能脚，接收第一路输入频率相位测量信号 F-AC1，对交流信号成周期时间进行测量，并在过零点跳变信号产生中断；12脚单片机内部 的CCP2，捕捉功能脚，接收第二路输入频率相位测量信号F-AC2，对交流信号成周期时间进 行测量，并在过零点跳变信号产生中断；28脚为第一路交流同步控制信号输出端，当第二 路交流为主控时，发送同步信号给第一路主机进行锁相同步；27脚为第一路交流同步控制 信号输出端，当第二路交流为主控时，第一路主机锁相同步第二路主机后单片机发出的控 制切换信号；26脚为第二路交流同步控制信号输出端，当第一路交流为主控时，发送同步 信号给第一路主机进行锁相同步；25脚为第二路交流同步控制信号输出端，当第一路交流 为主控时，第二路主机锁相同步第一路主机后单片机发出的控制切换信号；24脚为第一路 交流主控指示灯，当单片机检测到第一路交流先开或第二路为主机退出工作后，并正常时， 24脚由高电平转为低电平，LED1通过电阻R7限流点亮；23脚为第二路交流主控指示灯，当 单片机检测到第二路交流先开或第一路为主机退出工作后，并正常时，23脚由高电平转为 低电平，LED2通过电阻Rll限流点亮；22脚为两路交流同步运行指示灯，当单片机检测到 两路交流都正常，并完成锁相切换时，22脚由高电平转为低电平，LED3通过电阻R15限流点 壳。
权利要求一种UPS同步控制器，其特征在于包括单片机MCU控制电路、两路总线UPS供电输出检测电路、两路同步信号输出电路、两路切换信号输出电路以及用于提供上述各组成电路工作电压的辅助电源；所述两路总线UPS供电输出检测电路各自的采样信号输出接入单片机MCU控制电路上对应的信号输入脚；单片机MCU控制电路上的两路同步信号输出脚各自对应连接到同步信号输出电路；单片机MCU控制电路上的两路切换信号输出脚各自对应连接到切换信号输出电路；单片机MCU控制电路根据检测到的采样信号来对应输出其中一路总线的切换信号，同时进行同步信号锁相；并将该同步信号经同步信号输出电路输出作为另一路总线的同步信号，在第二路总线的输出同步时，发送第二路总线的切换信号。
2. 根据权利要求1所述的UPS同步控制器，其特征在于还包括用于显示两路交流工作状态的状态指示电路，状态指示电路由限流电阻和发光二极管组成，连接单片机MCU控制电路上相应的状态指示信息输出管脚。
3. 根据权利要求1所述的UPS同步控制器，其特征在于所述同步信号输出电路和切换信号输出电路采用光耦隔离电路进行输出，光耦隔离电路由电阻、三极管、光电耦合器组成，与单片机控制电路上的两路同步控制信号输出脚和两路切换控制信号输出脚相连，单片机控制电路上的两路同步控制信号输出脚和两路切换控制信号输出脚通过电阻驱动三极管开关控制光电耦合器中初级发光二级管的状态，次级光感应三极管进行输出，实现对两路交流进行隔离同步信号的控制。
专利摘要本实用新型公开了一种UPS同步控制器，包括单片机MCU控制电路、两路总线UPS供电输出检测电路、两路同步信号输出电路、两路切换信号输出电路以及用于提供上述各组成电路工作电压的辅助电源；所述两路总线UPS供电输出检测电路各自的采样信号输出接入单片机MCU控制电路上对应的信号输入脚，单片机MCU控制电路上的两路同步信号输出脚各自对应连接到同步信号输出电路，单片机MCU控制电路上的两路切换信号输出脚各自对应连接到切换信号输出电路。本实用新型可以使两条输出回路达到同步的效果，而避免切换时出现输出相位不一致造成的瞬时高压和环流。
文档编号G05B19/042GK201536274SQ20092023845
公开日2010年7月28日 申请日期2009年11月4日 优先权日2009年11月4日
发明者潘世高, 罗蜂, 黄敏 申请人:佛山市柏克电力设备有限公司