[发明专利]不间断电源供应装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种不间断电源供应装置(uninterruptible power supply，UPS)，尤其涉及一种具有低成本与低功耗的不间断电源供应装置。

背景技术

对于各式各样的电子装置而言，一个洁净且不间断的电源供应是维持其正常运作的基本条件。为了避免因为市电电源所供应的交流电源发生中断或异常而导致电子装置的错误操作，开发出了不间断电源供应装置(UPS)，以便在电子装置的输入交流电源无法正常供电时，提供备用电源来维持电子装置的运作。

图1显示公知的在线型不间断电源供应装置的电路示意图，其中输入交流电压Vin由公用电源或商用电源所提供。如图1所示，传统的在线型不间断电源供应装置100由电路断路器(circuit breaker)110、升压整流器电路(boost rectifier circuit)120、电瓶(battery)130以及逆变器电路(invertercircuit)140所组成，其中升压整流器电路120、电瓶130以及逆变器电路140经由总线10a、10b连接。电路断路器110耦合于电压输入端101以及升压整流器电路120之间，用以接收输入交流电压Vin。升压整流器电路120耦接至电路断路器110以及逆变器电路140的输入端之间，用以将输入交流电压Vin进行整流并且产生升压的直流电压于总线10a、10b上。升压整流器电路120包含整流器121，其由桥式连接的整流二极管所组成，用以对输入交流电压Vin进行半波整流或全波整流成具有预定电压值的整流直流电压。升压整流器电路120还包含：正升压转换器(positive boost converter)122，其由电流监测器CTA1、升压电感L11、晶体管开关Q11以及二极管D11所组成；负升压转换器(negative boost converter)123，其由电流监测器CTA2、升压电感L12、晶体管开关Q12以及二极管D12所组成；输出电容C11与C12；以及电流限制电路124。正升压转换器122耦接至整流器121的正电压输出端，其中升压电感L11在输入交流电压波形的正半周接收整流器121所输出的电流，而根据晶体管开关Q11的开关操作经由二极管D11放电至输出电容C11，借此在输出电容C11上产生正直流电压。负升压转换器123耦接至整流器121的负电压输出端，其中升压电感L12在输入交流电压波形的负半周接收整流器121所输出的电流，而根据晶体管开关Q12的开关操作经由二极管D12放电至输出电容C12，借此在输出电容C12上产生负直流电压。电流限制电路124由互相并联的第一可控硅整流器(SCR)151以及第二可控硅整流器152所组成，其受微控制器(未显示)所操作而允许在输入交流电压Vin中断或异常时，由电瓶提供电流至升压电感L11与L12，从而使得电瓶能够分别提供正直流电压与负直流电压至正升压转换器122与负升压转换器123的输入端，并通过微控制器的操控来产生稳定的输出电压于输出电容C11与C12上。在总线10a与第一可控硅整流器151之间串联了一个电阻R11，其可保护电瓶130以避免庞大的浪涌电流(inrush current)对电瓶造成负面的电化效应而缩短电瓶的寿命。

使用电瓶130的目的是在输入交流电压Vin中断或异常时提供备用电源来维持电源供应至负载(未显示)。在输入交流电压Vin正常工作时，电瓶充电器(未显示)利用总线10a、10b所提供的总线电压来对电瓶130充电，而在输入交流电压Vin中断或异常时，由电瓶130输出备用电源。电流监测器CTA1与CTA2分别设置于总线10a、10b上且分别与升压电感L11与升压电感L12相耦接，由半导体所组成的霍尔效应电流传感器(Hall effectcurrent sensor)来实现，用来测量总线10a、10b上的输出电流，提供给为微控制器作为电流分享平衡以及过电流保护启动的依据。逆变器电路140耦接至升压整流器电路120的输出端且包含开关组(Qa1、Qb1、Qc1、Qd1)、第一输出滤波器(La1、Ca1)以及第二输出滤波器(Lb1、Cb1)，其根据开关组(Qa1、Qb1、Qc1、Qd1)的开关操作将升压整流器电路120的正输出电压与负输出电压转换成交流电压，并经由第一输出滤波器(La1、Ca1)以及第二输出滤波器(Lb1、Cb1)调整成稳定的多相交流电压(poly-phase ACvoltage)，以便经由输出端160提供予一负载(未图标)。