專利名稱：不間斷雙重供電電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及不間斷雙重供電電源裝置，其在通常時，是利用商用交流電源(AC)經(jīng)過整流后的輸出來驅(qū)動負(fù)荷；在停電等異常時，利用蓄電池等直流電源的輸出功率來驅(qū)動負(fù)荷，尤其涉及用于對防犯、防災(zāi)、通信、信息(服務(wù)器計算機(jī)、工廠自動化(FA)計算機(jī)等)、以及醫(yī)療方面的精密設(shè)備和自動設(shè)備等重要性高的設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動的不間斷雙重供電電源裝置。這里的停電是指電力(電流)供應(yīng)中斷，例如，由電力公司供應(yīng)的電力中斷時，或者由于斷路器跳閘、插頭脫落或斷線等原因而造成供電中斷時等。
尤其是對服務(wù)器計算機(jī)等要求每天24小時5年不停機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，這種電源的具體構(gòu)成，一般如圖4所示。其構(gòu)成部分有連接在商用交流電源上的不間斷供電電源(UPS)50、為了對作為服務(wù)器計算機(jī)用電源的開關(guān)電源保證安全(實現(xiàn)雙重化)而并聯(lián)連接的兩個開關(guān)電源51、52、以及在這些開關(guān)電源51、52中為防止從一個開關(guān)電源輸出的電流串流到另一個開關(guān)電源中去所用的2組二極管53、54，該電源能連續(xù)向負(fù)荷供電。所以，如果在交流輸入線路上感應(yīng)生成雷電沖擊(浪涌電壓)或各種脈動沖擊等現(xiàn)象而造成一個開關(guān)電源51發(fā)生故障，那么，另一個開關(guān)電源52能取代它向負(fù)荷供電。
若按照這種構(gòu)成，則由于相對于不間斷供電電源50來說開關(guān)電源51、52是與其串聯(lián)連接，所以，不間斷供電電源50的效率75％~80％乘上開關(guān)電源51、52的效率75％~80％所得出的總效率為55％~64％，因此存在能量損耗大的問題。
再者，由于不間斷供電電源50和兩個開關(guān)電源51、52是分別獨立的，所以，不僅需要占用大的空間，而且價格昂貴。
而且，由于對兩個開關(guān)電源51、52分別需要防止串流用的兩個二極管53、54，共計需要4個以上的二極管，所以，進(jìn)一步造成電源設(shè)備體積增大。
為了解決上述問題，本專利發(fā)明人率先提出以下方案如專利號第2702048號所述，構(gòu)成了這樣一種不停電開關(guān)式穩(wěn)壓器(不間斷雙重供電電源裝置)，也就是說，在高頻變壓器的初級側(cè)線圈上連接了電源電路，該電源電路具有對商業(yè)交流電源的交流進(jìn)行整流的整流電路，并且在該整流電路的輸出端具有開關(guān)元件等；在上述高頻變壓器的次級側(cè)線圈上連接了向負(fù)荷供電的次級側(cè)直流輸出電路；在上述高頻變壓器的第3級線圈上連接了這樣一種直流電源電路，即具有開關(guān)元件等，用于根據(jù)上述電源電路的動作狀態(tài)而進(jìn)行動作，通過以上的連接使交流電源電路、直流電源電路、其開關(guān)電路以及向負(fù)荷供電的次級直流輸出電路變成一個整體。
然而，如果由于在交流輸入線路上感應(yīng)出雷電沖擊和各種脈動沖擊等而使上述電源電路發(fā)生故障，那么，雖然能利用直流電源電路來應(yīng)急對負(fù)荷進(jìn)行驅(qū)動，但是，不得不更換電源電路的損壞零件。在進(jìn)行這種更換時，必須按照規(guī)定的動作使計算機(jī)暫停之后再切斷電源，不僅這種停機(jī)操作很麻煩，而且在更換作業(yè)過程中不能啟動計算機(jī)，不能充分滿足對電源穩(wěn)定性和可靠性的要求。而且，當(dāng)正在用直流電源電路來驅(qū)動負(fù)荷時要對上述電源電路的損壞零件進(jìn)行更換，從結(jié)構(gòu)上講是很困難的。
因此，至今不得不采用這樣一種方法，即和圖4的開關(guān)電源51和52一樣對上述不停電開關(guān)式穩(wěn)壓器(不間斷雙重供電電源裝置)進(jìn)行并聯(lián)連接。而且，由于是并聯(lián)連接，所以為防止串流，需要采用圖4的二極管53、54，結(jié)果，不需要不間斷供電電源(UPS)、50，因此，節(jié)省空間、小型化的改進(jìn)，目前是一種狀態(tài)，是不經(jīng)濟(jì)的。
因此，鑒于上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種既能實現(xiàn)高效率、小型化，又能在通電狀態(tài)下排除電源電路故障的不間斷雙重供電電源裝置。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種不間斷雙重供電電源裝置，其中，在高頻變壓器的初級線圈上連接具有整流電路和開關(guān)元件等的電源電路，該整流電路用于對來自商用交流電源的交流進(jìn)行整流，該開關(guān)元件位于該整流電路的輸出端；在上述高頻變壓器的次級線圈上連接向負(fù)荷供電的次級直流輸出電路；在上述高頻變壓器的第3級線圈上連接具有開關(guān)元件等的直流電源電路，該開關(guān)元件用于和上述電源電路的開關(guān)元件進(jìn)行同步，并根據(jù)該電源電路的動作狀態(tài)來進(jìn)行工作，其特征在于至少把上述電源電路和直流電源電路中的電源電路制成單元化，使其可在以下兩種狀態(tài)進(jìn)行裝卸一種是把該電源電路單元連接到上述高頻變壓器的初級線圈上的電接通狀態(tài)，另一種是解除該接通狀態(tài)的斷開狀態(tài)，并且設(shè)置一種裝置，它用于緩沖或阻止感應(yīng)電壓所產(chǎn)生的過電流從上述直流電源電路通過上述高頻變壓器反向流入到上述電源電路，上述電源電路單元能在通電狀態(tài)下進(jìn)行裝卸。
所述的不間斷雙重供電電源裝置，其特征在于在上述商用交流電源正常工作過程中，上述電源電路的開關(guān)元件處于第3級線態(tài)，使該電源電路工作，而上述直流電源電路的開關(guān)元件處于空運(yùn)轉(zhuǎn)或OFF狀態(tài)，使該直流電源電路保持空運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；當(dāng)上述商用交流電源在低于規(guī)定值發(fā)生異常時，上述電源電路的開關(guān)元件處于空運(yùn)轉(zhuǎn)或OFF狀態(tài)，而上述直流電源電路的開關(guān)元件處于第3級線態(tài)，使該直流電源電路工作，不間斷地向上述負(fù)荷供電。
所述的不間斷雙重供電電源裝置，其特征在于把上述直流電源電路制成單個整體的單元，其構(gòu)成能夠在以下兩種狀態(tài)進(jìn)行裝卸一種是把該直流電源電路單元與上述高頻變壓器的第3級線圈電連接的接通狀態(tài)；另一種是解除該接通狀態(tài)的斷開狀態(tài)，還設(shè)有一種裝置，用于緩沖或阻止由感應(yīng)電壓產(chǎn)生的過電流從上述電源電路通過上述高頻變壓器反向流入到上述直流電源電路，能在通電狀態(tài)下對上述直流電源電路單元進(jìn)行裝卸。
所述的不間斷雙重供電電源裝置，其特征在于在上述電源電路內(nèi)設(shè)有用于儲存直流電壓的平滑電容器，而用于緩沖或阻止上述過電流反向流動的裝置，由并聯(lián)連接的限流電阻和阻止反流的二極管構(gòu)成，當(dāng)上述直流電源電路工作時，上述高頻變壓器的初級線圈中感應(yīng)生成的電壓，通過上述限流電阻儲存到上述平滑電容器中，該直流電源電路中的電池發(fā)生故障或者該直流電源電路發(fā)生故障時，由上述平滑電容器來對上述次級直流輸出電路進(jìn)行后援。
本發(fā)明的不間斷雙重供電電源裝置，其為了解決上述問題，在高頻變壓器的初級線圈上連接了這樣一種電源電路，即具有對商用交流電源的交流進(jìn)行整流的整流電路以及安裝在該整流電路輸出端的開關(guān)元件等；在上述高頻變壓器的次級線圈上連接了向負(fù)荷供電的次級直流輸出電路；在上述高頻變壓器的第3級線圈上連接了具有這樣一種開關(guān)元件等的直流電源電路，即與上述電源電路的開關(guān)元件相同步，或者根據(jù)該電源電路的動作狀態(tài)進(jìn)行動作。該不間斷雙重供電電源裝置的特征是在上述電源電路和直流電源電路中至少對電源電路進(jìn)行單元化(制成單個整體)，使該電源電路單元從構(gòu)成上能便于裝卸，能形成與上述高頻變壓器的初級線圈進(jìn)行電氣連接的接通狀態(tài)以及解除這種接通狀態(tài)的斷開狀態(tài)，設(shè)置這樣一種裝置，即用于緩沖或阻止由感應(yīng)電壓生成的過電流從上述直流電源電路通過上述高頻變壓器反向流入到上述電源電路，從結(jié)構(gòu)上能使上述電源電路單元在通電狀態(tài)下進(jìn)行裝卸動作。
本專利發(fā)明人著眼于電源被破壞的主要原因，大多數(shù)是商用電源內(nèi)所混入的雷電沖擊和外來脈動沖擊引起的，被破壞的部分幾乎都是僅限于

圖1所示的電源電路A。
這種情況，如圖1所示，作為本專利發(fā)明的不間斷雙重供電電源裝置的特征的、加有商用電源的初級的電源電路A和完全被絕緣的直流電源電路C、以及同樣被絕緣的次級直流輸出電路B的耐初級絕緣強(qiáng)度，要達(dá)到例如能承受從AC3800V到AC4000V約1分鐘，同時，由于對直流電源電路C和次級直流輸出電路B中所用的電子元件的負(fù)荷額定值降低率進(jìn)一步留有余量，所以提高了可靠性，使壽命達(dá)到10年以上，這樣一來，能保證上述被破壞部分幾乎僅限于電源電路A。所以，尤其是，只要對上述電源電路A采用容易從外部進(jìn)行裝卸的結(jié)構(gòu)，采用能進(jìn)行熱更換(帶電更換)的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)，即可解決上述問題。
由于采用上述構(gòu)成，所以，電源電路即使受雷電沖擊和各種脈動沖擊等而發(fā)生故障，也能在一瞬間從直流電源電路獲得供電，從而能不停電地連續(xù)對負(fù)荷進(jìn)行驅(qū)動。對上述直流電源電路的開關(guān)元件，在電源電路的電壓低于規(guī)定電壓或降到零時，能從空運(yùn)轉(zhuǎn)或OFF(停止)狀態(tài)切換到能動(激活)狀態(tài)。上述的所謂空運(yùn)轉(zhuǎn)是指開關(guān)元件與電源電路的開關(guān)元件相同步地重復(fù)進(jìn)行ON-OFF，但沒有電流通過的狀態(tài)。
并且，把產(chǎn)生故障的電源電路單元拆卸下來之后，安裝上新的(正常的)電源電路單元，達(dá)到與高頻變壓器的初級線圈進(jìn)行電連接的接通狀態(tài)，然后使商用交流電源重新通電，這樣，把上述開關(guān)元件調(diào)到空運(yùn)轉(zhuǎn)或OFF(停止)狀態(tài)，停止由直流電源電路向負(fù)荷供電，同時，把已接通的電源電路單元的開關(guān)元件調(diào)到有源狀態(tài)，從由直流電源電路向負(fù)荷供電切換到由電源電路單元向負(fù)荷供電，很容易迅速完成電源電路的切換作業(yè)。當(dāng)從電氣上把上述電源電路單元連接到高頻變壓器的初級線圈上時，能緩沖或阻止感應(yīng)電壓所造成的過電流反向流入到電源電路，所以，在由直流電源電路對負(fù)荷進(jìn)行驅(qū)動的狀態(tài)下，不僅不會在電源電路單元和高頻變壓器的初級線圈的連接部位產(chǎn)生電弧，使該連接部位熔化粘結(jié)，或損壞元件，而且能使從直流電源電路向負(fù)荷供應(yīng)的電力作為沖擊電流在一瞬間流入到電源電路單元的濾波(平滑)電容器內(nèi)，因此，例如利用圖1的阻止反向電流二極管11和限流電阻12能切實避免次級端直流輸出電路的輸出(負(fù)荷)電壓產(chǎn)生急劇下降，以及發(fā)生某些故障，在通電狀態(tài)下很容易更換電源電路單元。
其特征在于當(dāng)上述商用交流電源正常工作時，上述電源電路的開關(guān)元件變成有源狀態(tài)，使該電源電路動作，而且，上述直流電源電路的開關(guān)元件變成空運(yùn)轉(zhuǎn)或OFF狀態(tài)，使該直流電源電路保持在空運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，當(dāng)上述商用交流電源下降到規(guī)定值以下發(fā)生異常時，上述電源電路的開關(guān)元件變成空運(yùn)轉(zhuǎn)或OFF狀態(tài)，而且上述直流電源電路的開關(guān)元件變成有源狀態(tài)，使該直流電源電路動作，向上述負(fù)荷進(jìn)行不間斷的供電。
如上所述，當(dāng)商用交流電源正常工作時，僅使電源電路動作，對負(fù)荷進(jìn)行驅(qū)動，當(dāng)商用交流電源下降到規(guī)定值以下發(fā)生異常時，僅使直流電源電路動作，向負(fù)荷供電，由于采用了這種構(gòu)成，所以不僅能簡化對電源電路和直流電源電路的控制，而且，能提高開關(guān)元件的耐久性，降低運(yùn)行成本。
從結(jié)構(gòu)上，把上述直流電源電路制成一個單元塊，使其能夠裝卸，形成使該直流電源電路單元與上述高頻變壓器的第3級線圈進(jìn)行電氣連接的接通狀態(tài)以及解除這種接通狀態(tài)的斷開狀態(tài)，設(shè)置這樣一種裝置，它能緩沖或阻止感應(yīng)電壓所產(chǎn)生的過電流從上述電源電路通過上述高頻變壓器反向流入到上述直流電源電路，從結(jié)構(gòu)上能在通電狀態(tài)下裝卸上述直流電源電路單元。
如上所述，直流電源電路也可制成單元塊，以便在由于蓄電池等老化而希望更換時，能很容易地更換成新的直流電源電路。這時，也可設(shè)置一種能緩沖或阻止感應(yīng)電壓所產(chǎn)生的過電流反向流入到直流電源電路的裝置，以便能在通電狀態(tài)下很容易切換直流電源電路單元。上述裝置具體來說由圖1所示的阻止反向電流二極管22構(gòu)成。
從構(gòu)成來看，在上述電源電路中設(shè)有儲存直流電壓用的平滑電容器，緩沖或阻止上述過電流的反向流動用的裝置由并聯(lián)連接的限流電阻和阻止反流二極管構(gòu)成，當(dāng)上述直流電源電路動作時，上述高頻變壓器的初級線圈內(nèi)感應(yīng)的電壓通過上述限流電阻而儲存到上述平滑電容器內(nèi)，當(dāng)該直流電源電路內(nèi)配備的電池發(fā)生故障或者該直流電源電路發(fā)生故障時，由上述平滑電容器來對上述次級側(cè)直流輸出電路進(jìn)行后援。
若把上述構(gòu)成，即限流電阻和阻止反流的二極管置于并聯(lián)狀態(tài)，則商用交流電源正常時，使開關(guān)元件的導(dǎo)通(ON)電流通過高頻變壓器的初級線圈，沿著上述阻止反向電流的二極管的正方向進(jìn)行流動。這時，如果沒有阻止反向電流的二極管，只有限流電阻，那么，該限流電阻的功率損耗非常大，無法實際使用，所以，阻止反向電流的二極管是必不可少的。其次，當(dāng)由于停電而使來自商用交流電源的輸出小于規(guī)定值時，把直流電源電路中所配備的電池作為輸入，直流電源電路變成工作狀態(tài)，向次級端的負(fù)荷供應(yīng)電力，同時高頻變壓器初級端線圈內(nèi)感應(yīng)生成的電壓，如圖1所示，從初級線圈的一端加上與平滑電容器4的雙重供電電源裝置方向相比為正的電壓，平滑電容器4的充電電流沿著開關(guān)元件6的內(nèi)部二極管6a的正向，依次流過保險絲13、限流電阻12，因此返回到初級線圈的另一端。該限流電阻的阻值要達(dá)到一定大的程度，以便進(jìn)行限流，以免出現(xiàn)對上述直流電源電路為過大的電流，當(dāng)利用連接器把新的電源電路單元調(diào)到接通狀態(tài)時，不會產(chǎn)生電弧，不會產(chǎn)生問題。而且，因為停電等原因而造成商用交流電源沒有交流輸出，同時，在利用直流電源電路進(jìn)行支援運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，由于某種原因，例如，蓄電池異?；螂姵貍?cè)停電等而不能向次級直流輸出電路供應(yīng)輸出時，把平滑電容器內(nèi)的充電能量作為輸入源，使上述電源電路的開關(guān)元件變成工作狀態(tài)，因此，能通過高頻變壓器向次級直流輸出電路進(jìn)行輸出，把CPU處理內(nèi)容保存到內(nèi)部備用存儲器內(nèi)。
本發(fā)明的效果若按照本發(fā)明1，則不僅一方面通過高頻變壓器相對于負(fù)荷來說并聯(lián)地連接電源電路和直流電源電路，能實現(xiàn)小型化和高效率，另一方面，即使電源電路受到雷電浪涌或各種脈沖浪涌等而發(fā)生故障，也能一瞬間就從直流電源電路供電，所以對負(fù)荷不會斷電能連續(xù)地驅(qū)動，從而提高了可靠性，而且，發(fā)生了故障的電源電路單元在負(fù)荷驅(qū)動狀態(tài)下只要更換成新的電源電路單元，即可很容易地迅速消除電源電路的故障，能提供可靠性更高的不間斷雙重供電電源裝置。而且，因為電源電路單元采用整體更換的結(jié)構(gòu)，所以即使是電氣知識較少的不熟練人員，只要有新的電源電路單元也能進(jìn)行更換，能迅速地對故障進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?br> 若按照本發(fā)明2，則能制成這樣一種有用的不間斷雙重供電電源裝置，即在商用交流電源正常工作時，僅使電源電路工作，用其驅(qū)動負(fù)荷，在商用交流電源電壓降低到規(guī)定值以下，即發(fā)生異常時，僅使直流電源電路工作，以此驅(qū)動負(fù)荷，這種結(jié)構(gòu)不僅能簡化對電源電路和直流電源電路的控制，而且能提高開關(guān)元件的耐久性，降低運(yùn)行成本。
若按照本發(fā)明3，則能制成這樣一種不間斷雙重供電電源裝置，即把直流電源電路也制成整體的單元，當(dāng)由于蓄電池老化等而需要更換時，能很容易地把直流電源電路單元整體更換成新的直流電源電路單元，這對使用者來說非常方便。
若按照本發(fā)明4，則可制成這樣一種不間斷雙重供電電源裝置，即從結(jié)構(gòu)上，在電源電路內(nèi)設(shè)置一種用于儲存直流電壓的平滑電容器，用于緩沖或阻止過電流的反流的裝置由并聯(lián)連接的限流電阻和阻止反流的二極管構(gòu)成，當(dāng)直流電源電路工作時，把高頻變壓器的初級線圈內(nèi)感應(yīng)生成的電壓通過上述限流電阻而儲存到平滑電容器內(nèi)；當(dāng)直流電源電路內(nèi)的電池產(chǎn)生故障或直流電源電路產(chǎn)生故障時，利用平滑電容器來支援次級直流輸出電路，這樣一來，即使在由于停電等原因而使商用交流電源沒有交流輸出的同時，在用直流電源電路來進(jìn)行支援運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中由于某種原因，例如蓄電池異常或電池側(cè)停電等而不能向次級直流輸出電路提供輸出的情況下，仍能通過限流電阻向次級直流輸出電路內(nèi)輸出在平滑電容器內(nèi)充電儲存的靜電能量，從而能把CPU處理內(nèi)容保存到內(nèi)部備用存儲器內(nèi)，所以，在直流電源電路發(fā)生故障時也能采取相應(yīng)的對策，這對安全來說更加有利。
以下參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。
圖1是不間斷雙重供電電源裝置的電路圖。
圖2表示不間斷雙重供電電源裝置內(nèi)的大概結(jié)構(gòu)，(甲)是橫斷平面圖，(乙)是正面圖，(丙)是縱斷側(cè)面圖。
圖3表示不間斷雙重供電電源裝置內(nèi)的另一種大概結(jié)構(gòu)，(甲)是橫斷平面圖，(乙)是正面圖，(丙)是縱斷側(cè)面圖。
圖4是表示過去的不間斷雙重供電電源裝置的具體結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖1表示正向型雙重電源裝置。該雙重電源裝置的構(gòu)成部分有電源電路A，用于對來自商用交流電源1的交流進(jìn)行整流，并輸出到高頻變壓器7的次級線圈N1內(nèi)；次級直流輸出電路B，它在電氣絕緣狀態(tài)下被連接在上述高頻變壓器7的次級線圈N2上，而且用于向負(fù)荷8供應(yīng)直流功率；以及直流電源電路C，它通過上述高頻變壓器7的第3級線圈N3根據(jù)上述電源電路A的動作狀態(tài)利用蓄電池9的輸出來向上述次級直流輸出電路B供電。
上述蓄電池(二次電池)9也可以采用燃料電池、太陽能電池或原子能電池等，也可以用發(fā)電機(jī)等來代替蓄電池9。而且，雙重供電電源裝置除正向型外，還有反饋(回掃)型、全橋型、半橋型等，無論構(gòu)成什么形式的雙重供電電源裝置均可。
上述電源電路A的構(gòu)成部分有整流電路2，用于對來自上述商用交流電源的交流進(jìn)行整流；有源濾波電路3，它作為防止高次諧波電流的電路(也可以省略)；平滑電容器4，用于儲存從上述有源濾波電路3來的直流電壓；FET6，它作為開關(guān)元件，依靠從門電路5來的門信號而進(jìn)行動作，而且被連接在高頻變壓器7的初級線圈N1上；浪涌電壓保護(hù)電路10(也可省略)，其設(shè)置的目的是為了吸收加到元件上的浪涌電壓或激振(リンキング)電壓；阻止反流的二極管11，用于阻止感應(yīng)電壓所產(chǎn)生的過電流從上述直流電源電路C向電源電路A反向流動；限流電阻12(也可省略)；以及切斷電路用的保險絲13(也可省略)。
圖中所示的6a是FET6的內(nèi)部二極管。
并且，在結(jié)構(gòu)上，把上述構(gòu)成的電源電路A制成整體的單元，如圖2(甲)所示，能利用連接器24把該電源電路單元A從電氣上連接到上述高頻變壓器7的初級線圈N1，或者將其斷開，即能夠自由裝卸，使其成為接通狀態(tài)或斷開狀態(tài)。所以，當(dāng)電源電路單元A因雷電浪涌或各種脈沖浪涌等而發(fā)生故障時，把發(fā)生故障的電源電路單元A拆卸下來使其處于上述斷開狀態(tài)，然后利用連接器24將新的電源電路單元A安裝上去使其處于接通狀態(tài)，因此能很容易地迅速更換電源電路單元A。當(dāng)利用連接器24來連接上述新的電源電路單元A使其處于接通狀態(tài)時，利用上述阻止反流的二極管11能阻止感應(yīng)電壓所產(chǎn)生的過電流反向流入電源電路A；利用限流電阻12能抑制電流向平滑電容器4內(nèi)流入。所以，即使在直流電源電路C工作過程中，也能防止連接器24上產(chǎn)生電弧，熔化接點，或者使構(gòu)成電源電路A的電子元件損壞。
在圖2的(甲)、(乙)、(丙)中，在僅前方敞開的箱體K內(nèi)具有矩形的底部14A，而且從該底部14A平面觀看大體上呈T字形向上的上部14B所構(gòu)成的上述次級直流輸出電路B被作為共用電路部分而進(jìn)行固定，由該次級直流輸出電路B的左右兩側(cè)各自的底部14A上面和上部14B以及箱體K所形成空間，作為電源電路單元A的放置地方以及下述的直流電源電路單元C的放置地方，利用上述連接器24、24來連接這些電源電路單元A和直流電源電路單元C的各個部分以及次級直流輸出電路B。上述箱體K的左右寬度尺寸W、前后長度(進(jìn)深)尺寸D、上下(高度)尺寸H能自由地進(jìn)行設(shè)定。而且，上述底部14A的上下方向的厚度T3、上部14B的左右寬度尺寸T1、上部14B的背(后)面部分的前后方向的厚度T2能自由地進(jìn)行設(shè)定，次級直流輸出電路B的形狀也并非僅限于圖示的形狀。而且，圖2(乙)所示的15是蓄電池用的插座，用于插入連接線的插頭(圖中未示出)，以便連接直流電源電路單元C和蓄電池9，再有，16是商用交流電源的插座，用于插入連接線的插頭(圖中未示出)，以便連接電源電路單元A和商用交流電源1。上述箱體K的前方開口由這樣一種平板形箱蓋關(guān)閉，該箱蓋上形成了兩個開口，該開口內(nèi)能插入連接線的插頭，以便連接上述蓄電池用的插座15以及商用交流電源用的插座16。
上述限流電阻12，其設(shè)置的目的是在由于停電等而使上述商用交流電源1中沒有交流輸出，同時在由上述電源電路C進(jìn)行后備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中由于某種原因而使蓄電池9發(fā)生異?；螂姵赝ｋ姷?，其結(jié)果造成不能向次級直流輸出電路B供應(yīng)輸出的這種情況下，為了把CPU處理內(nèi)容保存到內(nèi)部備用存儲器內(nèi)，利用上述平滑電容器4把在上述直流電源電路C進(jìn)行支援運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所充的電力輸出到次級直流輸出電路B內(nèi)。上述平滑電容器4具有數(shù)十毫秒的輸出時間，其優(yōu)點是通過設(shè)置上述阻流電阻12，能防止發(fā)生上述故障。但也可省略限流電阻。而且，由于設(shè)置上述限流電阻12，當(dāng)利用連接器24使新的電源電路單元A處于接通狀態(tài)時，雖然電流作為充電電流流入到該電源電路單元A的平滑電容器4內(nèi)，但由于使其電流值受到限制，所以不會產(chǎn)生電弧，沒有問題。
上述直流電源電路C的構(gòu)成部分有充電電路17，用于對上述蓄電池9進(jìn)行充電；阻止反流的二極管18，它被設(shè)置在該充電電路17和上述第3級線圈N3之間；FET20，它作為開關(guān)元件使用，依靠從門電路19來的門信號進(jìn)行工作，而且，被連接在高頻變壓器7的第3級線圈N3上；浪涌電壓保護(hù)電路21，其設(shè)置的目的是為了吸收加到元件上的浪涌電壓和激振電壓；阻止反流的二極管22，用于阻止感應(yīng)電壓所產(chǎn)生的過電流從上述電源電路A反向流入到直流電源電路C內(nèi)；以及保險絲23，用于保護(hù)切斷電路。
圖中所示的20a是FET20的內(nèi)部二極管。
并且，在結(jié)構(gòu)上，把上述構(gòu)成的直流電源電路C制成整體的單元，如圖2(甲)所示，能利用連接器24把該直流電源電路單元C從電氣上連接到上述商用交流電源7的第3級線圈N3，或者將其斷開，即能夠自由裝卸，使其成為接通狀態(tài)或斷開狀態(tài)。所以，當(dāng)直流電源電路單元C因某種原因而發(fā)生故障時，把發(fā)生故障的直流電源電路單元C拆卸下來使其處于上述斷開狀態(tài)，然后利用連接器24將新的直流電源電路單元C安裝上去使其處于接通狀態(tài)，因此能很容易地迅速更換直流電源電路單元C。當(dāng)利用連接器24來連接上述新的直流電源電路單元C使其處于接通狀態(tài)時，利用上述阻止反流的二極管22能阻止感應(yīng)電壓所產(chǎn)生的過電流反向流入直流電源電路C。所以，例如即使在電源電路A工作過程中，也能防止連接器24上產(chǎn)生電弧，熔化接點，或者使構(gòu)成直流電源電路C的電子元件損壞。
上述次級直流輸出電路B中包括旨在負(fù)荷8供應(yīng)規(guī)定直流輸出功率的這樣一種第1直流輸出電路29PWM開關(guān)控制電路30被連接在負(fù)荷8一側(cè)，用于進(jìn)行穩(wěn)壓控制，使電壓對該負(fù)荷8保持穩(wěn)定，整流二極管25、整流二極管26、平滑線圈27、平滑電容器28均被連接在高頻變壓器7的次級線圈N2上。并且，次級直流輸出電路B中還包括這樣一種第2直流輸出電路36它能供應(yīng)與上述直流輸出功率值不同的直流輸出功率，該電路中的磁放大器31、整流二極管32、整流二極管33、平滑線圈34和平滑電容器35均被連接在上述高頻變壓器7的次級線圈N2上。再有，也可以根據(jù)用途制作出第3、第4的多種輸出。所以，能夠根據(jù)負(fù)荷8的容量等來改變直流輸出功率。而且，由于利用PWM開關(guān)控制電路30來控制從上述門電路5、19中輸出的門信號的脈沖寬度，所以，能通過第1直流輸出電路29或第2直流輸出電路36來進(jìn)行穩(wěn)壓控制使電壓對負(fù)荷8保持穩(wěn)定。既可以省略上述第2直流輸出電路36，也可以在第2直流輸出電路36以外再增加第3直流輸出電路。
既可以經(jīng)常地從上述PWM開關(guān)控制電路30向兩個門電路5、19輸出控制信號，形成使兩個開關(guān)元件6、20同步的結(jié)構(gòu)，也可以按照以下方法在商用交流電源1正常時把電源電路A的開關(guān)元件6調(diào)到激活(導(dǎo)通)狀態(tài)，而且，使直流電源電路C的開關(guān)元件20與上述開關(guān)元件6同步，達(dá)到空運(yùn)轉(zhuǎn)或OFF狀態(tài)；在來自商用交流電源1的電壓低于規(guī)定電壓，即發(fā)生異常時，與上述情況相反，使電源電路A的開關(guān)元件6與上述開關(guān)元件20同步，達(dá)到空運(yùn)轉(zhuǎn)或OFF狀態(tài)，而且使直流電源電路C的開關(guān)元件20達(dá)到激活狀態(tài)。
上述次級直流輸出電路B的形狀也可以如圖3(甲)、(乙)、(丙)所示。即在僅前方敞開的箱體K內(nèi)，制成從正面看大體上呈I字形，其構(gòu)成部分包括矩形的底部14A、從該底部14A的左右方向中央部向上方升起的上部14B、以及向該上部14B的上端延伸的頂部14C。并且，在該次級直流輸出電路B的兩側(cè)形成的空間內(nèi)插入上述電源電路單元A和直流電源電路單元C。這時也可以自由地設(shè)定箱體K的左右寬度尺寸W、前后長度(進(jìn)深)尺寸D、上下(高度)尺寸H。再有，因為能自由地設(shè)定上述底部14A的上下方向的厚度T3、上部14B的左右寬度尺寸T1、上部14B的背(后)面部的前后方向的厚度T2、頂部14C的上下方向的厚度T4，所以，次級直流輸出電路B的形狀并非僅限于圖示的情況。而且，未加說明的其他構(gòu)成與圖2(甲)、(乙)、(丙)相同，所以其說明從略。
本發(fā)明的效果若按照本發(fā)明1，則不僅一方面通過高頻變壓器相對于負(fù)荷來說并聯(lián)地連接電源電路和直流電源電路，能實現(xiàn)小型化和高效率，另一方面，即使電源電路受到雷電浪涌或各種脈沖浪涌等而發(fā)生故障，也能一瞬間就從直流電源電路供電，所以對負(fù)荷不會斷電能連續(xù)地驅(qū)動，從而提高了可靠性，而且，發(fā)生了故障的電源電路單元在負(fù)荷驅(qū)動狀態(tài)下只要更換成新的電源電路單元，即可很容易地迅速消除電源電路的故障，能提供可靠性更高的不間斷雙重供電電源裝置。而且，因為電源電路單元采用整體更換的結(jié)構(gòu)，所以即使是電氣知識較少的不熟練人員，只要有新的電源電路單元也能進(jìn)行更換，能迅速地對故障進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?br> 若按照本發(fā)明2，則能制成這樣一種有用的不間斷雙重供電電源裝置，即在商用交流電源正常工作時，僅使電源電路工作，用其驅(qū)動負(fù)荷，在商用交流電源電壓降低到規(guī)定值以下，即發(fā)生異常時，僅使直流電源電路工作，以此驅(qū)動負(fù)荷，這種結(jié)構(gòu)不僅能簡化對電源電路和直流電源電路的控制，而且能提高開關(guān)元件的耐久性，降低運(yùn)行成本。
若按照本發(fā)明3，則能制成這樣一種不間斷雙重供電電源裝置，即把直流電源電路也制成整體的單元，當(dāng)由于蓄電池老化等而需要更換時，能很容易地把直流電源電路單元整體更換成新的直流電源電路單元，這對使用者來說非常方便。
若按照本發(fā)明4，則可制成這樣一種不間斷雙重供電電源裝置，即從結(jié)構(gòu)上，在電源電路內(nèi)設(shè)置一種用于儲存直流電壓的平滑電容器，用于緩沖或阻止過電流的反流的裝置由并聯(lián)連接的限流電阻和阻止反流的二極管構(gòu)成，當(dāng)直流電源電路工作時，把高頻變壓器的初級線圈內(nèi)感應(yīng)生成的電壓通過上述限流電阻而儲存到平滑電容器內(nèi)；當(dāng)直流電源電路內(nèi)的電池產(chǎn)生故障或直流電源電路產(chǎn)生故障時，利用平滑電容器來支援次級直流輸出電路，這樣一來，即使在由于停電等原因而使商用交流電源沒有交流輸出的同時，在用直流電源電路來進(jìn)行支援運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中由于某種原因，例如蓄電池異?；螂姵貍?cè)停電等而不能向次級直流輸出電路提供輸出的情況下，仍能通過限流電阻向次級直流輸出電路內(nèi)輸出在平滑電容器內(nèi)充電儲存的靜電能量，從而能把CPU處理內(nèi)容保存到內(nèi)部備用存儲器內(nèi)，所以，在直流電源電路發(fā)生故障時也能采取相應(yīng)的對策，這對安全來說更加有利。
權(quán)利要求
1.一種不間斷雙重供電電源裝置，其中，在高頻變壓器的初級線圈上連接具有整流電路和開關(guān)元件等的電源電路，該整流電路用于對來自商用交流電源的交流進(jìn)行整流，該開關(guān)元件位于該整流電路的輸出端；在上述高頻變壓器的次級線圈上連接向負(fù)荷供電的次級直流輸出電路；在上述高頻變壓器的第3級線圈上連接具有開關(guān)元件等的直流電源電路，該開關(guān)元件用于和上述電源電路的開關(guān)元件進(jìn)行同步，并根據(jù)該電源電路的動作狀態(tài)來進(jìn)行工作，其特征在于至少把上述電源電路和直流電源電路中的電源電路制成單元化，使其可在以下兩種狀態(tài)進(jìn)行裝卸一種是把該電源電路單元連接到上述高頻變壓器的初級線圈上的電接通狀態(tài)，另一種是解除該接通狀態(tài)的斷開狀態(tài)，并且設(shè)置一種裝置，它用于緩沖或阻止感應(yīng)電壓所產(chǎn)生的過電流從上述直流電源電路通過上述高頻變壓器反向流入到上述電源電路，上述電源電路單元能在通電狀態(tài)下進(jìn)行裝卸。
2.如權(quán)利要求1所述的不間斷雙重供電電源裝置，其特征在于在上述商用交流電源正常工作過程中，上述電源電路的開關(guān)元件處于第3級線態(tài)，使該電源電路工作，而上述直流電源電路的開關(guān)元件處于空運(yùn)轉(zhuǎn)或OFF狀態(tài)，使該直流電源電路保持空運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；當(dāng)上述商用交流電源在低于規(guī)定值發(fā)生異常時，上述電源電路的開關(guān)元件處于空運(yùn)轉(zhuǎn)或OFF狀態(tài)，而上述直流電源電路的開關(guān)元件處于第3級線態(tài)，使該直流電源電路工作，不間斷地向上述負(fù)荷供電。
3.如權(quán)利要求1所述的不間斷雙重供電電源裝置，其特征在于把上述直流電源電路制成單個整體的單元，其構(gòu)成能夠在以下兩種狀態(tài)進(jìn)行裝卸一種是把該直流電源電路單元與上述高頻變壓器的第3級線圈電連接的接通狀態(tài)；另一種是解除該接通狀態(tài)的斷開狀態(tài)，還設(shè)有一種裝置，用于緩沖或阻止由感應(yīng)電壓產(chǎn)生的過電流從上述電源電路通過上述高頻變壓器反向流入到上述直流電源電路，能在通電狀態(tài)下對上述直流電源電路單元進(jìn)行裝卸。
4.如權(quán)利要求1所述的不間斷雙重供電電源裝置，其特征在于在上述電源電路內(nèi)設(shè)有用于儲存直流電壓的平滑電容器，而用于緩沖或阻止上述過電流反向流動的裝置，由并聯(lián)連接的限流電阻和阻止反流的二極管構(gòu)成，當(dāng)上述直流電源電路工作時，上述高頻變壓器的初級線圈中感應(yīng)生成的電壓，通過上述限流電阻儲存到上述平滑電容器中，該直流電源電路中的電池發(fā)生故障或者該直流電源電路發(fā)生故障時，由上述平滑電容器來對上述次級直流輸出電路進(jìn)行后援。
全文摘要
不間斷雙重供電電源裝置,實現(xiàn)高效率、小型化,能在帶電狀態(tài)排除電源電路故障。有開關(guān)元件的電源電路、次級直流輸出電路、及有與該開關(guān)元件同步動作的開關(guān)元件的直流電源電路,均通過高頻變壓器連接,使電源電路成單元化,形成在該單元與高頻變壓器電連接的接通狀態(tài)及解除接通狀態(tài)其可裝卸,還設(shè)有緩沖或阻止感應(yīng)電壓所產(chǎn)生的過電流從直流電源電路經(jīng)高頻變壓器反向流入到電源電路內(nèi)的裝置,使電路單元在通電狀態(tài)可裝卸。
文檔編號H02M3/28GK1274188SQ0010751
公開日2000年11月22日 申請日期2000年5月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月14日
發(fā)明者酒井節(jié)雄 申請人:日本保護(hù)裝置銷售公司