專利名稱：內(nèi)置式微機(jī)不間斷電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種內(nèi)置式微機(jī)不間斷電源。
當(dāng)今流行的微機(jī)，在機(jī)箱內(nèi)都有一個(gè)開關(guān)電源，提供主板、接口卡和各種存貯部件的工作電壓。在一般情況下，開關(guān)電源直接接市電，當(dāng)市電仃電時(shí)，微機(jī)不能正常工作，例如數(shù)據(jù)丟失，信息不能及時(shí)處理等，會(huì)造成難以估量的損失；當(dāng)市電過高、過低時(shí)，微機(jī)有可能受到不同程度的損害，例如造成硬盤故障等，使得微機(jī)系統(tǒng)工作的可靠性大大降低，平均無(wú)故障時(shí)間大大減小，整機(jī)的使用壽命相應(yīng)縮短。
為了避免上述問題，須在市電和微機(jī)之間接入不間斷電源。
不間斷電源有兩種模式傳統(tǒng)模式的不間斷電源，有逆變器，輸出交流電壓；現(xiàn)代模式的不間斷電源，無(wú)逆變器，輸出直流電壓。無(wú)逆變器不間斷電源UPSWI(專利號(hào)97241194)、無(wú)功耗不間斷電源UPSWM(專利號(hào)00114301)和綠色不間斷電源GNUPS(專利號(hào)00116067)等，都屬現(xiàn)代模式不間斷電源，具有與傳統(tǒng)模式不間斷電源完全相同的外部特征，而各項(xiàng)性能均大大超過。以下的討論以現(xiàn)代模式不間斷電源為參照。
由于不間斷電源有單獨(dú)的機(jī)箱，接入不間斷電源，無(wú)疑增加了系統(tǒng)的成本、體積、重量、功耗，除此之外，在使用上帶來極大的不方便，同時(shí)也因系統(tǒng)增加了部件，引入了不穩(wěn)定因素。


圖1是無(wú)功耗不間斷電源和用戶設(shè)備(即微機(jī)開關(guān)電源)聯(lián)接的方框圖。圖中可以看出，從交流電壓到最終產(chǎn)生用戶電壓，其間經(jīng)過了兩個(gè)整流器B1和B2，輸入到微機(jī)開關(guān)電源整流器B2左邊的是300V直流電壓，而從這個(gè)整流器右邊輸出的還是300V直流電壓，顯而易見，B2完全是一個(gè)多余的部件，應(yīng)該去掉。去掉這個(gè)多余的部件以后，無(wú)功耗不間斷電源輸出的直流電壓，直接饋送到微機(jī)開關(guān)電源直流變換器的輸入端，不但減小了成本，而且增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但與此同時(shí)，卻產(chǎn)生了一個(gè)新問題去掉開關(guān)電源中整流器，微機(jī)就不能和以前一樣，既可接現(xiàn)代模式不間斷電源輸出的直流電壓，又可接市電的交流電壓，這在使用上帶來了更大的不方便，微機(jī)完全失去了在電源選擇上的靈活性。
基于同樣理由，各種現(xiàn)代模式不間斷電源都存在這樣一個(gè)問題，如果想要進(jìn)一步減小成本，去掉微機(jī)開關(guān)電源的整流器，則微機(jī)只能使用現(xiàn)代模式不間斷電源輸出的直流電壓，而不能再使用市電的交流電壓。同時(shí)，不間斷電源在微機(jī)體外的存在，本身就是系統(tǒng)的一個(gè)不安全因素。
本發(fā)明的目的旨在克服上述缺點(diǎn)，在交流市電和微機(jī)之間不用接入單獨(dú)的不間斷電源，就能使微機(jī)獲得不間斷電源的功能，既能選擇使用不間斷電源功能，又能選擇使用市電的交流電壓，既不增加系統(tǒng)的成本、體積、重量、功耗，又不失其使用上的靈活性。
本發(fā)明的目的是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的將不間斷電源置于微機(jī)開關(guān)電源的機(jī)殼之內(nèi)，與開關(guān)電源合二為一，使它除了保持原有的功能外，還具有不間斷電源的功能。不是去掉開關(guān)電源的整流器，而是將無(wú)功耗不間斷電源的蓄電池E1和二極管D1移到微機(jī)開關(guān)電源的整流器和直流變換器之間，原理如圖3所示。不算最右邊的直流變換器，圖3的方框圖與無(wú)功耗不間斷電源的電路拓補(bǔ)完全相同，因此具備不間斷電源的功能，當(dāng)不使用不間斷電源功能時(shí)，不接入蓄電池E1即可。
內(nèi)置式微機(jī)不間斷電源和機(jī)內(nèi)開關(guān)電源合二為一，沒有單獨(dú)的機(jī)箱，蓄電池也可以裝進(jìn)微機(jī)機(jī)箱，因此具有以下優(yōu)點(diǎn)1.從輸入到輸出，去掉了一個(gè)整流器環(huán)節(jié)，進(jìn)一步減小了成本和功耗。
2.沒有不間斷電源而具有不間斷電源的功能，其直接結(jié)果是，系統(tǒng)減少了一個(gè)部件，大大提高了可靠性。
3.蓄電池通過二極管或可控硅直接輸出，基本無(wú)損耗，可大大延長(zhǎng)蓄電池的放電時(shí)間。
4.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，便于推廣。
圖1是無(wú)功耗不間斷電源和用戶設(shè)備聯(lián)接的方框圖。
圖2是內(nèi)置式微機(jī)不間斷電源方框圖。
圖3是內(nèi)置式微機(jī)不間斷電源實(shí)施方案1電路原理圖。
圖4是內(nèi)置式微機(jī)不間斷電源實(shí)施方案2電路原理圖。
圖5是內(nèi)置式微機(jī)不間斷電源實(shí)施方案3電路原理圖。
圖6是內(nèi)置式微機(jī)不間斷電源實(shí)施方案4電路原理圖。
圖1是無(wú)功耗不間斷電源和用戶設(shè)備聯(lián)接的方框圖，前已述及。圖2是內(nèi)置式微機(jī)不間斷電源方框圖，在微機(jī)開關(guān)電源的整流器和直流變換器之間接入了蓄電池和控制電路。
圖3是本發(fā)明的實(shí)施方案1，這是一種最簡(jiǎn)單的電路實(shí)現(xiàn)，在微機(jī)開關(guān)電源SWPS中只須接入二極管D1，就使微機(jī)具備了不間斷電源的功能?？刂齐娐酚蒁1組成，二極管的正極和E1的正極相連，同時(shí)接整流器的輸出端；D1的負(fù)極接直流變換器的輸入端，E1的負(fù)極接地。220V交流電壓經(jīng)過整流器以后，變成半波脈動(dòng)電壓Vd，一方面向E1充電(浮充至300VDC)，另一方面通過D1向直流變換器提供電能。此時(shí)，Vd隨交流電壓的波動(dòng)而緩慢變化，相當(dāng)于微機(jī)在使用市電。當(dāng)市電仃電后，E1的電壓通過D1向直流變換器提供電能，在額定的放電時(shí)間內(nèi)，E1的端電壓足以使微機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)了不間斷電源的功能。當(dāng)不使用不間斷電源功能時(shí)，只要不接入E1即可，此時(shí)，內(nèi)置式微機(jī)不間斷電源與普通微機(jī)開關(guān)電源無(wú)異。
圖4是本發(fā)明的實(shí)施方案2，控制電路由電壓補(bǔ)償穩(wěn)壓器和二極管D1、D2、電阻R1、可控硅SCR1組成；D1、D2的正極接在一起，同時(shí)接整流器的輸出端；D1的負(fù)極和SCR1的負(fù)極接在一起，同時(shí)接電壓補(bǔ)償穩(wěn)壓器輸入端，其輸出端接直流變換器的輸入端；D2的負(fù)極和R1的一端相接，R1的另一端和SCR1的正極相接，同時(shí)接E1的正極，E1的負(fù)極接地。220V交流電壓經(jīng)過整流器后，變成半波脈動(dòng)電壓Vd，一方面通過D2、R1向E1充電(浮充至300VDC)，Vd雖然隨交流電壓的波動(dòng)而緩慢變化，但E1的端電壓總是浮充到交流電壓的幅值，另一方面Vd通過D1、經(jīng)過電壓補(bǔ)償穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后，向直流變換器提供電能。當(dāng)市電仃電后，E1的電壓通過SCR1、經(jīng)過電壓補(bǔ)償穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后，向直流變換器提供穩(wěn)定的直流電壓，從而實(shí)現(xiàn)了不間斷電源的功能。當(dāng)不使用不間斷電源功能時(shí)，只要不接入E1即可。無(wú)論哪種情況，輸入到直流變換器輸入端的總是穩(wěn)定的直流電壓。
圖5是本發(fā)明的實(shí)施方案3，控制電路由二極管D1、D2、電阻R1、可控硅SCR1組成；D1、D2的正極接在一起，同時(shí)接整流器的輸出端；D1的負(fù)極和SCR1的負(fù)極接在一起，同時(shí)接直流變換器的輸入端；D2的負(fù)極和R1的一端相接，R1的另一端和SCR1的正極相接，同時(shí)接E1的正極，E1的負(fù)極接地。220V交流電壓經(jīng)過整流器以后，變成半波脈動(dòng)電壓Vd，一方面通過D2、R1向E1充電(浮充至300VDC)，另一方面通過D1向直流變換器提供電能。此時(shí)，Vd隨交流電壓的波動(dòng)而緩慢變化，相當(dāng)于微機(jī)在使用市電。當(dāng)市電仃電后，E1的電壓通過SCR1向直流變換器提供電能，在額定的放電時(shí)間之內(nèi)，E1的端電壓足以使微機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)了不間斷電源的功能。當(dāng)不使用不間斷電源功能時(shí)，只要不接入E1即可，此時(shí)，內(nèi)置式微機(jī)不間斷電源與普通微機(jī)開關(guān)電源無(wú)異。
圖6是本發(fā)明的實(shí)施方案4，控制電路由有源濾波器和二極管D1、D2、電阻R1、可控硅SCR1組成；D1、D2的正極接在一起，同時(shí)接整流器的輸出端；D1的負(fù)極和SCR1的負(fù)極接在一起，同時(shí)接有源濾波器輸入端，其輸出端接直流變換器的輸入端；D2的負(fù)極和R1的一端相接，R1的另一端和SCR1的正極相接，同時(shí)接E1的正極，E1的負(fù)極接地。220V交流電壓經(jīng)過整流器以后，變成半波脈動(dòng)電壓Vd，一方面通過D2、R1向E1充電(浮充至300VDC)，Vd雖然隨交流電壓的波動(dòng)而緩慢變化，但E1的端電壓總是浮充到交流電壓的幅值，另一方面Vd通過D1、經(jīng)過有源濾波器穩(wěn)壓以后，向直流變換器提供電能。當(dāng)市電仃電后，E1的電壓通過SCR1、經(jīng)過有源濾波器穩(wěn)壓后，向直流變換器提供穩(wěn)定的直流電壓，從而實(shí)現(xiàn)了不間斷電源的功能。當(dāng)不使用不間斷電源功能時(shí)，只要不接入E1即可。無(wú)論哪種情況，輸入到直流變換器輸入端的總是穩(wěn)定的直流電壓。
在微機(jī)開關(guān)電源的整流器和直流變換器之間接入的控制電路，全部安裝在原來的開關(guān)電源機(jī)殼之內(nèi)，不占額外的空間。在微機(jī)開關(guān)電源的整流器和直流變換器之間接入的蓄電池，或者安裝在微機(jī)機(jī)箱之內(nèi)(標(biāo)準(zhǔn)的60分鐘放電時(shí)間)，或者安裝在微機(jī)機(jī)箱之外(可選的大于60分鐘的放電時(shí)間)。為了增加延時(shí)時(shí)間，機(jī)內(nèi)和機(jī)外蓄電池可以并聯(lián)運(yùn)行，用二極管進(jìn)行隔離。
饋送到顯示器的直流電壓，不進(jìn)入顯示器的消磁線圈，消磁操作在顯示器安裝定位時(shí)另接交流電壓一次完成，只要不改變顯示器的方位，會(huì)聚和色純可保十年不變?，F(xiàn)代模式不間斷電源和內(nèi)置式微機(jī)不間斷電源輸出的都是直流電壓，而直流電壓是不能帶感性負(fù)載的。與微機(jī)形影不離的顯示器，其中正好有一個(gè)感性負(fù)載，它就是消磁線圈。直流電壓進(jìn)入顯示器，同時(shí)也進(jìn)入了消磁線圈，于是，在直流電流的作用下，消磁線圈的消磁作用和機(jī)理完全被破壞，使顯示器的顏色變得斑駁陸離，畫面變得面目全非。解決的方法如下在顯示器背后增加一個(gè)插座，將消磁線圈控制電路原來接220VAC的兩根導(dǎo)線接到該插座；當(dāng)顯示器安裝固定、不再移動(dòng)以后，將帶有開關(guān)的220VAC電源線插入該插座，每隔20秒來回扳動(dòng)開關(guān)一次，多次操作后，拔下電源線，就可以正常開機(jī)。若移動(dòng)顯示器，或者在認(rèn)為有必要的任何時(shí)候，重復(fù)以上操作。
直接饋送到顯示器和其他外設(shè)的直流電壓，取自微機(jī)背面原有的交流電壓的輸出插座，此插座的兩根引線接至直流變換器的輸入端，從此插座上可接出另一個(gè)多口插座，連接顯示器、打印機(jī)等計(jì)算機(jī)外設(shè)。
幾點(diǎn)說明1.圖3的方框圖實(shí)際上只增加了一個(gè)二極管，接入蓄電池以后，微機(jī)的開關(guān)電源就神奇地具備了不間斷電源的功能，而成本、體積、重量、功耗的增加均接近于零。當(dāng)蓄電池裝入微機(jī)機(jī)內(nèi)以后，從整體上看，具有不間斷電源功能的微機(jī)與普通微機(jī)完全一樣，這個(gè)實(shí)施方案對(duì)用戶具有極大的吸引力，內(nèi)置式微機(jī)不間斷電源必將很快取代微機(jī)內(nèi)原有的開關(guān)電源。
2.圖4的方框圖實(shí)際上就是無(wú)逆變器不間斷電源的電路拓樸，圖5的方框圖實(shí)際上就是無(wú)功耗不間斷電源的電路拓樸，圖6的方框圖實(shí)際上就是綠色不間斷電源的電路拓樸，在這三個(gè)實(shí)施方案中，由于D1、D2、R1、SCR1的存在，在市電供電期間，E1只充電，不放電，其端電壓一直浮充到交流電壓的幅值，其原理屬現(xiàn)有技術(shù)，此處從略。3.機(jī)內(nèi)蓄電池可選CB1207，實(shí)際尺寸為90×25×62，用22個(gè)蓄電池串聯(lián)以后，端電壓為264V，可浮充至300V左右，蓄電池全部裝入機(jī)箱所占空間為150×380×62。經(jīng)實(shí)測(cè)，14英寸彩顯和一臺(tái)普通微機(jī)，端電壓為300V時(shí)，放電電流為275mA，而0.7Ah的CB1207型蓄電池，以0.5C倍率放電，放電時(shí)間大于60分鐘。據(jù)估算，相同的容量，折算成端電壓為12V的蓄電池，用傳統(tǒng)模式不間斷電源放電，最多可延時(shí)15-30分鐘。目前，端電壓為24V或48V，容量為0.5-1Ah蓄電池的價(jià)格較高，隨著內(nèi)置式不間斷電源的普及，相信價(jià)格很快會(huì)降到合理的水平。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)置式微機(jī)不間斷電源，其特征在于在微機(jī)開關(guān)電源的整流器和直流變換器之間接入蓄電池和控制電路，從控制電路輸出的直流電壓，直接饋送到主機(jī)(直流變換器)、顯示器和其他外設(shè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于控制電路由二極管D1組成，其正極和蓄電池E1的正極相連，同時(shí)接整流器的輸出端；D1的負(fù)極接直流變換器的輸入端，E1的負(fù)極接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于控制電路由電壓補(bǔ)償穩(wěn)壓器和二極管D1、D2、電阻R1、可控硅SCR1組成；D1、D2的正極接在一起，同時(shí)接整流器的輸出端；D1的負(fù)極和SCR1的負(fù)極接在一起，同時(shí)接電壓補(bǔ)償穩(wěn)壓器輸入端，其輸出端接直流變換器的輸入端；D2的負(fù)極和R1的一端相接，R1的另一端和SCR1的正極相接，同時(shí)接E1的正極，E1的負(fù)極接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于控制電路由二極管D1、D2、電阻R1、可控硅SCR1組成；D1、D2的正極接在一起，同時(shí)接整流器的輸出端；D1的負(fù)極和SCR1的負(fù)極接在一起，同時(shí)接直流變換器的輸入端；D2的負(fù)極和R1的一端相接，R1的另一端和SCR1的正極相接，同時(shí)接E1的正極，E1的負(fù)極接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于控制電路由有源濾波器和二極管D1、D2、電阻R1、可控硅SCR1組成；D1、D2的正極接在一起，同時(shí)接整流器的輸出端；D1的負(fù)極和SCR1的負(fù)極接在一起，同時(shí)接有源濾波器輸入端，其輸出端接直流變換器的輸入端；D2的負(fù)極和R1的一端相接，R1的另一端和SCR1的正極相接，同時(shí)接E1的正極，E1的負(fù)極接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于在微機(jī)開關(guān)電源的整流器和直流變換器之間接入的控制電路，全部安裝在原來的開關(guān)電源機(jī)殼之內(nèi)，不占額外的空間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于在微機(jī)開關(guān)電源的整流器和直流變換器之間接入的蓄電池，或者安裝在微機(jī)機(jī)箱之內(nèi)(標(biāo)準(zhǔn)的60分鐘放電時(shí)間)，或者安裝在微機(jī)機(jī)箱之外(可選的大于60分鐘的放電時(shí)間)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于饋送到顯示器的直流電壓，不進(jìn)入顯示器的消磁線圈，消磁操作在顯示器安裝定位時(shí)另接交流電壓一次完成，只要不改變顯示器的方位，會(huì)聚和色純可保十年不變。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于直接饋送到顯示器和其他外設(shè)的直流電壓，取自微機(jī)背面原有的交流電壓的輸出插座，此插座的兩根引線可接至直流變換器的輸入端，從此插座上可接出另一個(gè)多口插座，連接顯示器、打印機(jī)等計(jì)算機(jī)外設(shè)。
全文摘要
本發(fā)明是一種內(nèi)置式微機(jī)不間斷電源,在交流市電和微機(jī)之間不用接入單獨(dú)的不間斷電源,就能使微機(jī)獲得不間斷電源的功能,既不增加系統(tǒng)的成本、體積、重量、功耗,又不失其使用上的靈活性。實(shí)現(xiàn)的方法是:將不間斷電源置于微機(jī)的開關(guān)電源機(jī)殼之內(nèi),與開關(guān)電源合二為一;將蓄電池和控制電路接到開關(guān)電源的整流器和直流變換器之間,使開關(guān)電源除了保持原有的功能外,還具有不間斷電源的功能。當(dāng)不接入蓄電池時(shí),內(nèi)置式微機(jī)不間斷電源與普通微機(jī)開關(guān)電源無(wú)異。
文檔編號(hào)G06F1/26GK1357807SQ0013123
公開日2002年7月10日 申請(qǐng)日期2000年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月11日
發(fā)明者郁百超 申請(qǐng)人:郁百超