不间断电源供电系统的制作方法

1.本实用新型涉及不间断电源技术领域，尤其涉及一种不间断电源供电系统。


背景技术：

2.ups(uninterruptible power supply，不间断电源，简称ups)供电系统，是一种含有储能装置的电源。主要用于向电源稳定性要求较高的负载设备提供不间断的电源。
3.现有的不间断电源供电系统在电网稳定的情况下，直接通过开关电源电路，同时给充放电电池充电；当电网不稳定或出现停电等情况，由充放电电池给负载设备设备供电。但是，现有的不间断电源供电系统在工作过程中，充放电电池一直处于一边充电一边放电的工作状态，长时间使用会使充放电电池的使用寿命大打折扣；并且，现有的不间断电源供电系统线路复杂，元器件过多，导致现有的不间断电源供电系统故障率高，且不利于生产加工。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种不间断电源供电系统，以解决不间断电源供电系统中的充放电电池使用寿命较低，不间断电源供电系统线路复杂的问题。
5.本实施例提供一种不间断电源供电系统，用于将市电输出到负载设备，包括开关电源电路、充放电电路、电源管理芯片和逻辑控制电路；
6.所述开关电源电路，与信号输入端相连，用于接收所述信号输入端的交流电信号，将所述交流电信号转换成直流电信号；
7.所述电源管理芯片，与所述开关电源电路、所述逻辑控制电路和所述充放电电路相连，用于获取所述开关电源电路输出的所述直流电信号，形成充放电控制信号和第一负载电压，将所述充放电控制信号发送给所述充放电电路，将所述第一负载电压发送给所述逻辑控制电路；
8.所述充放电电路，与所述开关电源电路相连和所述电源管理芯片相连，用于接收所述充放电控制信号，根据充放电控制信号进行充电或放电；
9.所述逻辑控制电路，与所述开关电源电路、所述电源管理芯片和所述负载设备相连，用于获取所述开关电源电路输出的所述直流电信号形成第二负载电压，根据所述第一负载电压或者所述第二负载电压给所述负载设备供电。
10.进一步地，所述充放电电路包括充放电电池和防反接晶体管；所述充放电电池，与所述防反接晶体管和所述电源管理芯片相连；所述防反接晶体管，与所述电源管理芯片、所述充放电电池和所述开关电源电路相连。
11.进一步地，所述充放电电路还包括储能电容；所述储能电容，一端与所述电源管理芯片、所述充放电电池相连，另一端与接地端相连。
12.进一步地，所述电源管理芯片包括充电管理电路，所述充电管理电路，一端与所述开关电源电路相连，另一端与所述充放电电池和所述逻辑控制电路相连。
13.进一步地，所述电源管理芯片还包括升压转换电路，所述升压转换电路，一端与所述充放电电池相连，另一端与所述逻辑控制电路相连。
14.进一步地，所述逻辑控制电路包括第一分压电路、第二分压电路、第三分压电路、第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管；
15.所述第一分压电路，与所述开关电源电路和所述第一晶体管相连；
16.所述第二分压电路，与所述第一晶体管、第二晶体管和所述电源管理芯片相连；
17.所述第三分压电路，与所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述电源管理芯片相连；
18.所述第一晶体管，与所述第一分压电路和所述电源管理芯片相连；
19.所述第二晶体管，与所述第一分压电路、所述第二分压电路和所述第三分压电路相连；
20.所述第三晶体管，与第二分压电路、所述第三分压电路、所述电源管理芯片和所述负载设备相连。
21.进一步地，所述第一分压电路包括串联的第一分压电阻和第二分压电阻；所述第一分压电阻与所述开关电源电路相连，所述第二分压电阻与接地端相连，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻之间的连接节点与所述第一晶体管相连。
22.进一步地，所述第二分压电路包括第三分压电阻和第四分压电阻；所述第三分压电阻的一端与所述第一晶体管相连，另一端与所述电源管理芯片相连；所述第四分压电阻一端与所述第一晶体管相连，另一端与所述第二晶体管相连。
23.进一步地，所述第三分压电路包括第五分压电阻和第六分压电阻；所述第五分压电阻一端与所述第二晶体管相连，另一端与所述第三晶体管相连；所述第六分压电阻一端与所述第五分压电阻和所述第三晶体管之间的连接节点相连，另一端与所述电源管理芯片相连。
24.进一步地，所述不间断电源供电系统还包括第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容；
25.所述第一滤波电容，一端与所述开关电源电路相连，另一端与接地端相连；所述第二滤波电容，一端与所述电源管理芯片相连，另一端与接地端相连；所述第三滤波电容，一端与所述逻辑控制电路，另一端与接地端相连。
26.上述不间断电源供电系统，开关电源电路，与信号输入端相连，电源管理芯片，与开关电源电路、逻辑控制电路和充放电电路相连，充放电电路，与开关电源电路相连和电源管理芯片相连，逻辑控制电路，与开关电源电路、电源管理芯片和负载设备相连。当电网稳定的情况下，逻辑控制电路根据开关电源电路输出的直流电信号形成第二负载电压，根据第二负载电压给负载设备供电；当电网不稳定的情况下，逻辑控制电路控制电源管理芯片，使电源管理芯片通过充放电电路的放电形成第一负载电压，并根据第一负载电压给负载设备供电，避免充放电电路中的充放电电池处于一边充电一边放电的工作状态，提高充放电电池的使用寿命，并且，电源管理芯片为集成芯片，减少不间断电源供电系统的线路和元器件，降低不间断电源供电系统故障率。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是本实用新型一实施例中不间断电源供电系统的一电路示意图。
29.图中：10、开关电源电路；20、充放电电路；30、电源管理芯片；40、逻辑控制电路；41、第一分压电路；42、第二分压电路；43、第三分压电路。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.应当理解的是，本实用新型能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本实用新型的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大自始至终相同附图标记表示相同的元件。
32.应当明白，当元件或层被称为“在
…
上”、“与
…
相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在
…
上”、“与
…
直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本实用新型教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
33.空间关系术语例如“在
…
下”、“在
…
下面”、“下面的”、“在
…
之下”、“在
…
之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在
…
下面”和“在
…
下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
34.在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
35.为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构及步骤，以便阐释本实用新型提出的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
36.本实施例提供一种不间断电源供电系统，用于将市电输出到负载设备，如图1所示，包括开关电源电路10、充放电电路20、电源管理芯片30和逻辑控制电路40；开关电源电路10，与信号输入端相连，用于接收信号输入端的交流电信号，将交流电信号转换成直流电信号；电源管理芯片30，与开关电源电路10、逻辑控制电路40和充放电电路20相连，用于获取开关电源电路10输出的直流电信号，形成充放电控制信号和第一负载电压，将充放电控制信号发送给充放电电路20，将第一负载电压发送给逻辑控制电路40；充放电电路20，与开关电源电路10相连和电源管理芯片30相连，用于接收充放电控制信号，根据充放电控制信号进行充电或放电；逻辑控制电路40，与开关电源电路10、电源管理芯片30和负载设备相连，用于获取开关电源电路10输出的直流电信号形成第二负载电压，根据第一负载电压或者第二负载电压给负载设备供电。
37.其中，信号输入端为输入市电信号的一端，例如，电网输入端。市电信号为工频交流电信号对应的信号。电源管理芯片30为集成芯片，用于对电源进行管理，能够减少不间断电源供电系统的线路和元器件。
38.作为一示例，如图1所示，当电网不稳定的情况下，由于逻辑控制电路40与开关电源电路10、电源管理芯片30和负载设备相连，逻辑控制电路40控制电源管理芯片30，使电源管理芯片30通过充放电电路20的放电形成第一负载电压，并根据第一负载电压给负载设备供电。
39.作为另一示例，如图1所示，当电网稳定的情况下，由于开关电源电路10与信号输入端相连，接收信号输入端输入的交流电信号，并将交流电信号转换成直流电信号；电源管理芯片30与开关电源电路10、逻辑控制电路40和充放电电路20相连，获取开关电源电路10输出的直流电信号，电源管理芯片30根据直流电信号，向充放电电路20发送充放电控制信号，充放电电路20接收充放电控制信号，根据充放电控制信号进行充电。逻辑控制电路40与开关电源电路10、电源管理芯片30和负载设备相连，获取开关电源电路10输出的直流电信号形成第二负载电压，根据第二负载电压给负载设备供电。
40.在本实施例中，开关电源电路10，与信号输入端相连，电源管理芯片30，与开关电源电路10、逻辑控制电路40和充放电电路20相连，充放电电路20，与开关电源电路10相连和电源管理芯片30相连，逻辑控制电路40，与开关电源电路10、电源管理芯片30和负载设备相连。当电网稳定的情况下，逻辑控制电路40根据开关电源电路10输出的直流电信号形成第二负载电压，根据第二负载电压给负载设备供电；当电网不稳定的情况下，逻辑控制电路40控制电源管理芯片30，使电源管理芯片30通过充放电电路20的放电形成第一负载电压，并根据第一负载电压给负载设备供电，避免充放电电路20中的充放电电池bat处于一边充电一边放电的工作状态，提高充放电电池bat的使用寿命，并且，电源管理芯片30为集成芯片，减少不间断电源供电系统的线路和元器件，降低不间断电源供电系统故障率。
41.在一实施例中，如图1所示，充放电电路20包括充放电电池bat和防反接晶体管q1；充放电电池bat，与防反接晶体管q1和电源管理芯片30相连；防反接晶体管q1，与电源管理芯片30、充放电电池bat和开关电源电路10相连。
42.具体地，防反接晶体管q1具体可以是mos管或三极管。优选地，防反接晶体管q1可以是mos管，提高充放电电池bat的输出性能。
43.作为一示例，防反接晶体管q1是mos管，充放电电路20包括充放电电池bat和防反接晶体管q1，充放电电池bat的正极与防反接晶体管q1的栅极和电源管理芯片30相连，负极与防反接晶体管q1的漏极相连；防反接晶体管q1的栅极与充放电电池bat正极相连，漏极与充放电电池bat负极相连，源极与开关电源电路10相连。当充放电电池bat正极正确连接在防反接晶体管q1的栅极上时，防反接晶体管q1导通，防反接晶体管q1漏极和源极之间相当于一根导线，不间断电源供电系统正常工作；当充放电电池bat正极未正确连接在防反接晶体管q1的栅极上时，防反接晶体管q1不导通，防反接晶体管q1漏极和源极之间为断开状态，不间断电源供电系统当电网不稳定时，停止工作，避免充放电电池bat反接给不间断电源供电系统带来安全隐患。
44.在本实施例中，充放电电池bat，与防反接晶体管q1和电源管理芯片30相连；防反接晶体管q1，与电源管理芯片30、充放电电池bat和开关电源电路10相连，当充放电电池bat反接时，提高不间断电源供电系统的安全性。
45.在一实施例中，如图1所示，充放电电路20还包括储能电容c4；储能电容c4，一端与电源管理芯片30、充放电电池bat相连，另一端与接地端相连。
46.在本实施例中，充放电电路20还包括储能电容c4，储能电容c4的一端与电源管理芯片30和充放电电池bat相连，另一端与接地端端相连，当电网不稳定时，储能电容c4快速放电，使电源管理芯片30快速形成第一负载电压，一段时间后，充放电电池bat向电源管理芯片30放电，使电源管理芯片30形成第一负载电压，避免在电网不稳定的瞬间，无法及时向负载设备提供稳定的第一负载电压，提高不间断电源供电系统的可靠性。
47.在一实施例中，电源管理芯片30包括充电管理电路，充电管理电路，一端与开关电源电路10相连，另一端与充放电电池bat和逻辑控制电路40相连。
48.在本实施例中，电源管理芯片30包括充电管理电路，充电管理电路的一段与开关电源电路10相连，另一端与充放电电池bat和逻辑控制电路40相连相连。当电网稳定时，充电管理电路获取开关电源电路10输出的直流电信号，形成充放电控制信号，以使充放电电池bat进行充电；当电网不稳定时，充电管理电路控制充放电电池bat放电，避免充放电电路20中的充放电电池bat处于一边充电一边放电的工作状态，提高充放电电池bat的使用寿命。
49.在一实施例中，电源管理芯片30还包括升压转换电路，升压转换电路，一端与充放电电池bat相连，另一端与逻辑控制电路40相连。
50.在本实施例中，电源管理芯片30还包括升压转换电路，升压转换电路的一端与充放电电池bat相连，另一端与逻辑控制电路40相连，当电网不稳定时，充电管理电路控制充放电电池bat放电，升压转换电路通过充放电电池bat的放电形成符合负载设备的所需的电压，也即是第一负载电压，并将第一负载电压发送给逻辑控制电路40，以适应不同负载设备所需要的电压，提高不间断电源供电系统的适用性。
51.在一实施例中，如图1所示，逻辑控制电路40包括第一分压电路41、第二分压电路42、第三分压电路43、第一晶体管q2、第二晶体管q3和第三晶体管q4；第一分压电路41，与开关电源电路10和第一晶体管q2相连；第二分压电路42，与第一晶体管q2、第二晶体管q3和电
源管理芯片30相连；第三分压电路43，与第二晶体管q3、第三晶体管q4和电源管理芯片30相连；第一晶体管q2，与第一分压电路41和电源管理芯片30相连；第二晶体管q3，与第一分压电路41、第二分压电路42和第三分压电路43相连；第三晶体管q4，与第二分压电路42、第三分压电路43、电源管理芯片30和负载设备相连。
52.其中，第一晶体管q2、第二晶体管q3和第三晶体管q4可以是mos管或三极管。优选地，第一晶体管q2和第二晶体管q3具体可以是三级管，第三晶体管q4具体可以是mos管，可以理解地，由于三极管主要通过电流驱动，mos管主要依靠电压驱动，第三晶体管q4与电源管理芯片30和负载设备相连，因此，第三晶体管q4采用mos管，能够减少充放电电池bat的能量损耗，提高逻辑控制电路40的输出性能。
53.作为一示例，当电网稳定时，第一晶体管q2导通，第二晶体管q3和第三晶体管q4截止，逻辑控制电路40获取开关电源电路10输出的直流电信号形成第二负载电压，根据第二负载电压给负载设备供电；当电网不稳定时，第一晶体管q2截止，第二晶体管q3和第三晶体管q4导通，充放电电池bat停止充电，逻辑控制电路40根据电源管理芯片30形成的第一负载电压给负载设备供电。
54.在本实施例中，逻辑控制电路40包括第一分压电路41、第二分压电路42、第三分压电路43、第一晶体管q2、第二晶体管q3和第三晶体管q4，通过第一分压电路41、第二分压电路42和第三分压电路43分别控制第一晶体管q2、第二晶体管q3和第三晶体管q4的导通或截止来切换向负载设备供电的方式，简化了不间断电源供电系统繁琐的线路和元器件的数量，降低不间断电源供电系统故障率，并且，避免充放电电路20中的充放电电池bat处于一边充电一边放电的工作状态，提高充放电电池bat的使用寿命。
55.在一实施例中，如图1所示，第一分压电路41包括串联的第一分压电阻r1和第二分压电阻r2；第一分压电阻r1与开关电源电路10相连，第二分压电阻r2与接地端相连，第一分压电阻r1和第二分压电阻r2之间的连接节点与第一晶体管q2相连。
56.在本实施例中，第一晶体管q2为三极管。第一分压电阻r1与开关电源电路10相连，第二分压电路42与接地端相连，第一分压电路41和第二分压电路42之间的连接节点与第一晶体管q2的基极相连，当电网稳定时，使第一晶体管q2导通，第二晶体管q3和第三晶体管q4截止，逻辑控制电路40获取开关电源电路10输出的直流电信号形成第二负载电压，根据第二负载电压给负载设备供电；当电网不稳定时，使第一晶体管q2截止，第二晶体管q3和第三晶体管q4导通，充放电电池bat停止充电，逻辑控制电路40根据电源管理芯片30形成的第一负载电压给负载设备供电。
57.在一实施例中，如图1所示，第二分压电路42包括第三分压电阻r3和第四分压电阻r4；第三分压电阻r3的一端与第一晶体管q2相连，另一端与电源管理芯片30相连；第四分压电阻r4一端与第一晶体管q2相连，另一端与第二晶体管q3相连。
58.在本实施例中，第一晶体管q2和第二晶体管q3为三极管。第三分压电阻r3的一端与第一晶体管q2的集电极相连，另一端与电源管理芯片30相连；第四分压电阻r4的一端与第一晶体管q2的集电极相连，另一端与第二晶体管q3的基极相连。当电网稳定时，由于第一晶体管q2导通，因此，第二晶体管q3截止，使第三晶体管q4也截止，逻辑控制电路40获取开关电源电路10输出的直流电信号形成第二负载电压，根据第二负载电压给负载设备供电；当电网不稳定时，由于第一晶体管q2截止，因此，第二晶体管q3导通，使第三晶体管q4也导
通，逻辑控制电路40根据电源管理芯片30形成的第一负载电压给负载设备供电。
59.在一实施例中，如图1所示，第三分压电路43包括第五分压电阻r5和第六分压电阻r6；第五分压电阻r5一端与第二晶体管q3相连，另一端与第三晶体管q4相连；第六分压电阻r6一端与第五分压电阻r5和第三晶体管q4之间的连接节点相连，另一端与电源管理芯片30相连。
60.在本实施例中，第五分压电阻r5一端与第二晶体管q3的集电极相连，另一端与第三晶体管q4的栅极相连；第六分压电阻r6一端与第五分压电阻r5和第三晶体管q4栅极之间的连接节点相连，另一端与电源管理芯片30相连。当电网稳定时，由于第一晶体管q2导通，第二晶体管q3截止，因此，使第三晶体管q4也截止，逻辑控制电路40获取开关电源电路10输出的直流电信号形成第二负载电压，根据第二负载电压给负载设备供电；当电网不稳定时，由于第一晶体管q2截止，第二晶体管q3导通，因此，使第三晶体管q4也导通，逻辑控制电路40根据电源管理芯片30形成的第一负载电压给负载设备供电。
61.在一实施例中，如图1所示，不间断电源供电系统还包括第一滤波电容c1、第二滤波电容c2和第三滤波电容c3；第一滤波电容c1，一端与开关电源电路10相连，另一端与接地端相连；第二滤波电容c2，一端与电源管理芯片30相连，另一端与接地端相连；第三滤波电容c3，一端与逻辑控制电路40，另一端与接地端相连。
62.作为一示例，第一滤波电容c1，一端与开关电源电路10相连，另一端与接地端相连，用于滤除开关电源电路10输出的直流电信号中的杂波，提高开关电源电路10的输出性能。
63.作为另一示例，第二滤波电容c2，一端与电源管理芯片30相连，另一端与接地端相连，用于滤除电源管理芯片30输出的第一负载电压中的杂波，提高电源管理芯片30的输出性能。
64.作为另一示例，第三滤波电容c3，一端与逻辑控制电路40，另一端与接地端相连，用于滤除逻辑控制电路40输出的第一负载电压或者第二负载电压中的杂波，提高逻辑控制电路40的输出性能。
65.在本实施例中，不间断电源供电系统还包括第一滤波电容c1、第二滤波电容c2和第三滤波电容c3，通过第一滤波电容c1、第二滤波电容c2和第三滤波电容c3的滤波作用，整体提高不间断电源供电系统的输出性能。
66.在一实施例中，如图1所示，不间断电源供电系统还包括滤波电感l1；滤波电感l1，与充放电电路20和电源管理芯片30相连。
67.在本实施例中，不间断电源供电系统还包括滤波电感l1，滤波电感l1的一端与充放电电路20相连，另一端与电源管理芯片30相连，用于充放电电路20进行充电或放电时的杂波，提高充放电电路20的充放电性能。
68.在一实施例中，如图1所示，不间断电源供电系统还包括保护开关管d1；保护开关管d1，与开关电源电路10、逻辑控制电路40和负载设备相连。
69.在本实施例中，保护开关管d1一端与开关电源电路10和逻辑控制电路40相连，一端与负载设备相连，防止逻辑控制电路40输出的第一负载电压对开关电源电路10造成安全隐患，提高开关电源电路10的安全性。
70.以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前
述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。