一种锂电池供电UPS的制作方法

本实用新型涉及不间断电源技术领域，更具体地说，涉及一种锂电池供电ups。

背景技术：

ups(uninterruptiblepowersystem/uninterruptiblepowersupply-即不间断电源)，是将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。以往，当市电中断(事故停电)时，ups立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220v交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。

当ups为充电模式时，市电电网电压波动较大，使得逆变器模块或电路板的元器件容易被尖峰电压击穿；当ups持续向负载输出电能时，长时间输出电能使得ups的蓄电池因过放而失效。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述由于电压不稳定造成元器件损坏以及蓄电池因过放而失效的缺陷，提供一种具备自动检测且安全性较高的锂电池供电ups。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种锂电池供电ups，具备：

电流检测电路，其配置于锂电池的电源输入端，所述电流检测电路用于检测输入所述锂电池的充电电流信号；

电压监测电路，其配置于所述锂电池的电源输出端，所述电压监测电路用于获取所述锂电池的放电电流信号；

模数转换电路，所述模数转换电路的信号输入端分别与所述电流检测电路及所述电压监测电路的信号输出端连接，其用于接收所述充电电流信号及所述放电电流信号；

所述模数转换电路设有过流/过放基准值，若输入的所述充电电流信号及所述放电电流信号大于所述过流/过放基准值，则所述模数转换电路发出警示信号。

在一些实施例中，所述电流检测电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容及第一比较器，

所述第一电阻的一端与所述电源输入端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻及所述第一电容的一端共同连接；

所述第二电阻的另一端耦接于所述第一比较器的同相输入端，所述第一电容的另一端耦接于所述第一比较器的反相输入端；

所述第一比较器的输出端与所述模数转换电路的信号输入端连接。

在一些实施例中，所述电流检测电路还包括第一放大器及第二放大器，

所述第一放大器及所述第二放大器的同相输入端与所述第一比较器的输出端连接；

所述第一放大器及所述第二放大器的反相输入端与公共端连接；

所述第一放大器及所述第二放大器的输出端分别与所述模数转换电路的信号输入端连接。

在一些实施例中，所述电压监测电路包括共模线圈及第二比较器，

所述共模线圈的输入端配置于所述锂电池的电源输出端，用于抑制共模干扰；

所述第二比较器的同相输入端及反相输入端与所述共模线圈的输出端连接，所述第二比较器的输出端与所述模数转换电路的信号输入端连接。

在一些实施例中，还包括第十八电阻、第二十一电阻及第九电容，

所述第十八电阻的一端与所述共模线圈的输出端连接；

所述第十八电阻的另一端与所述第二十一电阻的一端及所述第九电容的一端共同连接；

所述第二十一电阻的另一端与所述第二比较器的同相输入端连接；

所述第九电容的另一端与所述第二比较器的反相输入端连接。

在一些实施例中，所述模数转换电路包括第一控制器及第二十四电阻，

所述第一控制器的基准值端与所述第二十四电阻的一端连接；所述第二十四电阻的另一端与高电平输入端连接。

在本实用新型所述的锂电池供电ups中，包括电流检测电路、电压监测电路及模数转换电路，电流检测电路用于检测输入锂电池的充电电流信号；电压监测电路用于获取所述锂电池的放电电流信号；模数转换电路用于接收充电电流信号及放电电流信号；若输入的充电电流信号及放电电流信号大于过流/过放基准值，则模数转换电路发出警示信号。与现有技术相比，通过设置充电电流检测及放电电流的监控，并将上述信号输入模数转换电路，与其基准值比较，当蓄电池出现异常时，模数转换电路可立即获知蓄电池的状态，进而及时作出警示提醒，操作人员可根据警示提醒关闭ups，通过警示提醒能够有效地监控蓄电池的实时状态，进而提高ups运行的安全性及可靠性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型提供锂电池供电ups一实施例的部分电流检测电路图；

图2是本实用新型提供锂电池供电ups一实施例的部分电压监测电路图；

图3是本实用新型提供锂电池供电ups一实施例的模数转换电路的电路图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

图1是本实用新型提供锂电池供电ups一实施例的部分电流检测电路图；

图2是本实用新型提供锂电池供电ups一实施例的部分电压监测电路图；

图3是本实用新型提供锂电池供电ups一实施例的模数转换电路的电路图。如图1至图3所示，在本实用新型的供锂电池供电ups第一实施例中，供锂电池供电ups主要包括电流检测电路100、电压监测电路200及模数转换电路300。

电流检测电路100用于检测充电电流信号，在电路检测中使用两个通道分别对输入的电流信号进行检测，一方面，便于分别进行对信号的调解；另一方面，便于模数转换电路300的一个输入通道进行测量，以提高输出警示信号的准确性。

具体而言，电流检测电路100配置于锂电池的电源输入端，其用于检测输入锂电池的充电电流信号及放电电流信号，并将检测到的信号分别输出至模数转换电路300。

电压监测电路200主要用于完成锂电池组电压(合母电压)、放电电流、环境温度及单体电池电压的采集，可通过输出模拟电压触发ups内的警示模块，一方面，可以提高主控电路的兼容性；另一方面，可同时完成合母过欠压、电池过放及单体电池失效的信号输出。

具体而言，电压监测电路200配置于锂电池的电源输出端，其用于获取锂电池的放电电流信号，并将检测到的信号分别输出至模数转换电路300。

模数转换电路300用于控制对选定通道中输入的模拟信号(即电流检测电路100及电压监测电路200输入的充电电流信号及放电电流信号)，其从高变低开始模拟输入信号的进行采样；从低变高使采样和保持功能处于保持状态，并开始模/数转换，进而获得锂电池充电或放电的具体数值。

具体地，模数转换电路300的信号输入端分别与电流检测电路100及电压监测电路200的信号输出端连接，其用于接收充电电流信号及放电电流信号，对输入的模拟信号进行转换，并与其内部预设的过流/过放基准值进行比较。

当电流检测电路100输入的充电电流信号大于过流预设的基准值时，模数转换电路300发出警示信号；当电压监测电路200输入的放电电流信号大于预设的过放基准值时，模数转换电路300发出警示信号。

在使用本技术方案时，当蓄电池出现异常时，模数转换电路300可通过信号通道获知蓄电池的运行状态，操作人员可根据警示信号进而关闭ups，通过警示信号，可有效地监控蓄电池的实时状态，进而提高ups运行的安全性及可靠性。

在一些实施例中，为了提高获取锂电池的充电过流信号的准确性，可在电流检测电路100中设置第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1及第一比较器a1。其中，第一电阻r1及第二电阻r2为取样电阻，其用获取输入锂电池充电时的过流信号，第一电容c1用于消除低频信号干扰，以提高输入信号的准确度，第一比较器a1对输入的两个或多个数据进行比较，以确定它们之间的大小关系或排列顺序。

具体地，第一电阻r1的一端与电源输入端(即相线端)连接，第一电阻r1的另一端与第二电阻r2及第一电容c1的一端共同连接，第二电阻r2的另一端耦接于第一比较器a1的同相输入端(对应1脚)，第一电容c1的另一端耦接于第一比较器a1的反相输入端(对应1脚)。

电流信号经第一电阻r1分别输入第二电阻r2及第一电容c1，一组充电电流信号流经第二电阻r2输出至第一比较器a1的同相输入端；另一组充电电流信号流经第一电容c1输出至第一比较器a1的反相输入端，经比较后由第一比较器a1的输出端输出至与模数转换电路300的信号输入端。

在一些实施例中，为了提高输入的充电过流信号的准确度，可在电流检测电路100中设置第一放大器a2、第二放大器a3、第七电阻r7及第八电阻r8。其中，第一放大器a2和第二放大器a3为高速型运算放大器，主要应用在快速a/d和d/a转换器中，其具有高的转换速率和宽的频率响应。

第七电阻r7为第一放大器a2的输入电阻，第八电阻r8为第二放大器a3的输入电阻。

具体地，第一放大器a2的同相输入端(对应4脚)通过第七电阻r7与第一比较器a1的输出端连接，第二放大器a3的同相输入端(对应7脚)通过第八电阻r8与第一比较器a1的输出端连接。

其中，第一放大器a2的反相输入端(对应5脚)与并联连接的第三电容c3的一端及第二二极管d2的一端(阴极)连接，第三电容c3的另一端及第二二极管d2的另一端(阳极)与公共端共同连接，第三电容c3及第二二极管d2用于提高第一放大器a2的稳定性。

第二放大器a3的反相输入端(对应8脚)通过第九电阻r9与公共端连接，其中，第九电阻r9为平衡电阻。

第一放大器a2的输出端通过第十五电阻r15与模数转换电路300的信号输入端(对应ad-a1端)连接，第二放大器a3的输出端通过第十一电阻r11与模数转换电路300的信号输入端(对应ad-a2端)连接，经放大器(a2、a3)放大后的充电电流信号分别输入模数转换电路300的两个信号通道，再与模数转换电路300预设的充电/过放阈值进行比较，当锂电池出现异常时，通过模数转换电路300输出警示信号，进而延长锂电池运行寿命，提高ups的供电效果。

在一些实施例中，为了延长锂电池的使用寿命，可在电压监测电路200中设置第十九电阻r19、第二十电阻r20、第二十一电阻r21、第八电容c8、共模线圈l1及第二比较器a4。其中，第十九电阻r19为取样电阻，其用于采集锂电池放电电压，第八电容c8用于消除尖峰电流，共模线圈l1用于抑制共模信号干扰。

在本实施例中，以ups输出dc220v电压为例，具体地，第二十电阻r20的一端与锂电池的正极连接，第二十一电阻r21的一端与锂电池的负极连接，第八电容c8及第十九电阻r19并联设置在第二十电阻r20及第二十一电阻r21的另一端之间。

进一步地，锂电池输出的电压流经第二十电阻r20及第二十一电阻r21后，输入共模线圈l1的输入端(对应1脚及2脚)，用于抑制共模信号的干扰，以提高输出电压源的质量。

第二比较器a4的同相输入端(对应10脚)及反相输入端(对应11脚)与共模线圈l1的输出端(对应3脚)连接，输入的过放电流信号经共模线圈l1后输出至第二比较器a4。

第二比较器a4的输出端(对应12脚)与模数转换电路300的信号输入端(对应ad-a3端)连接，经第二比较器a4比较后的过放电流信号输入模数转换电路300，与模数转换电路300预设的过放阈值进行比较，当锂电池出现异常时，通过模数转换电路300输出警示信号，进而延长锂电池的使用寿命。

在一些实施例中，为了提高输入过放电流信号的质量，电压监测电路200中设置第十八电阻r18、第二十一电阻r21、第九电容c9及第二十二电阻r22。

具体地，第十八电阻r18的一端与共模线圈l1的输出端(对应3脚)连接，第十八电阻r18的另一端与第二十一电阻r21的一端及第九电容c9的一端共同连接，第二十一电阻r21的另一端与第二比较器a4的同相输入端(对应10脚)连接，第九电容c9的另一端与第二比较器a4的反相输入端(对应11脚)连接。

流经第十八电阻r18的过放电流信号分为两路输出，一路信号经第二十一电阻r21输入第二比较器a4的同相输入端；另一路信号经第第九电容c9输入第二比较器a4的反相输入端，输入的信号经第二比较器a4比较后，通过第二十一电阻r21输出至模数转换电路300的信号输入端(对应ad-a3端)。

在一些实施例中，为了保证输出警示信号的准确性，可在模数转换电路300中设置第一控制器u1、稳压管u2、第十二电容c12及第二十四电阻r24。

其中，第一控制器u1具有宽范围的单电源供电，vcc可为2.7～5.5v，其内部有较高的转换速率，转换时间小于10us；芯片提供4路外部输入通道(即ad-a0至ad-a3)，通过不同信号状态设置可选择对应的输入通道，通过spi(serialperipheralinterface-串行外设接口)总线的形式与第一控制器u1连接，通过其内设11位的a/d转换器，以满足主控电路的需求。

具体地，第一控制器u1的第一信号输入端/信号输入通道(ad-a1)与第一放大器a2的输出端连接，第一控制器u1的第二信号输入端/信号输入通道(ad-a2)与第二放大器a3的输出端连接，第一控制器u1的第三信号输入端/信号输入通道(ad-a3)与第二放大器a4的输出端连接，上述信号输入端/信号输入通道分别用于接收对应放大器或比较器输出的过流或过放信号，与第一控制器u1预设的过流/过放基准值进行比较。

第一控制器u1的基准值端与第二十四电阻r24的一端连接，第二十四电阻r24的另一端与高电平(对应15v电压)输入端连接。

其中，在第一控制器u1的两个基准值端之间设有稳压管u2及第十二电容c12，通过稳压及削波，可防止输入的电流过高，击穿第一控制器u1。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。