[发明专利]具有双极输入的通用非隔离式充电器

说明书

背景技术

1.本发明的技术领域

一般来说，本发明的各种实施方案涉及的是对不间断电源的电池进行充电。更为确切的说是，至少一个实施方案涉及的是具有双极输入的通用非隔离式充电器。

2.对相关技术的讨论

不间断电源(UPS)被用于向多种不同类型的电子设备提供可靠的电源。通常情况下，这种电子设备要求能从UPS获得特定的电压和/或电流输入。UPS电源输出端中的意外波动会对电子设备产生危害，其将导致生产上的损失以及可能需要昂贵的维修费用进行维护或者需要替换电子元件。

附图1提供的是，一种典型的在线UPS100的结构图，其向负载140提供经调节的电源和备用的电源。与附图1所显示的UPS相类似的UPS可以从West Kingston，RI的美国能量变换公司(APC)获得。UPS100包括整流器/升压变流器110，变极器120，控制器130，电池150和隔离变压器的充电器160。UPS具有输入端112和114，用于分别与输入的AC电源的线路和中性线相耦合，以及具有输出端116和118，用于向负载140提供输出线路和中性线。

根据线路模式的操作，在控制器130的控制作用下，整流器110接收输入的AC电压，并在输出线121和122处相对于共用线路124提供阳极和阴极的输出端DC电压。隔离变压器的充电器160可以用于通过使用隔离变压器来对电池150进行充电。根据电池模式的操作，一旦AC电源损失，整流器110产生来自电池150的DC电压。共用线路124可以与输入端的中性线114和输出端的中性线118耦合，以通过UPS100提供连续的中性线。变极器120接收来自整流器110的DC电压，并在线路116和118处提供输出端的AC电压。

现有的用于给UPS的电池进行充电的方案采用的是包括一种相对大型的隔离变压器的绝缘半桥拓扑，其费用是昂贵的，并需要使用多种高价的关联元件，而且会由于不均衡的流量发生饱和的情况，从而导致半导体设备的失效。

发明内容

本发明的至少一个方面涉及的是一种具有阳极DC总线，中性DC总线和阴极DC总线的不间断电源。该不间断电源包括电池充电器电路，该电路具有感应器，第一充电器输出端和第二充电器输出端。第一开关与感应器的第一末端相连接并被配置用于将阳极DC总线与第一充电器输出端相耦合。第二开关与感应器的第二末端相连接并被配置用于将阴极DC总线与感应器相耦合。中性DC总线可以耦合到第二充电器输出端上。电池充电器电路可以被配置用于从至少阳极DC总线和阴极DC总线的其中之一上牵引电能，以用于给与第一充电器输出端和第二充电器输出端相耦合的电池进行充电。

本发明的至少一个其他的方面涉及一种用于对具有阳极DC总线，中性DC总线和阴极DC总线的不间断电源的电池进行充电的方法。该方法将电池充电器电路中的第一充电器输出端与阳极DC总线；和将电池充电器电路中的感应器与阴极DC总线的其中之一进行耦合。该方法将电池充电器电路中的第二充电器输出端与中性DC总线相耦合，并将来自至少阳极DC总线和阴极DC总线的其中之一的电流通过感应器提供给电池。

本发明的至少一个其他的方面涉及一种具有阳极DC总线，中性DC总线和阴极DC总线的不间断电源。该不间断电源包括电池充电器电路，其具有感应器，第一充电器输出端和第二充电器输出端。不间断电源包括用于选择性地将第一充电器输出端与阳极DC总线相耦合；和将感应器与阴极DC总线相耦合的装置。第二充电器输出端可以与中性DC总线耦合。电池充电器电路可以被配置用于使来自至少阳极DC总线和阴极DC总线的其中之一的电流通过感应器来对电池进行充电。

本发明的这些方面中的各种不同的实施方案都可以包括控制模块，其被配置用于对第一开关和第二开关进行协调切换。在第一时间周期中，控制模块可以指示第一开关重复进行阳极DC总线和第一充电器输出端之间的耦合和断开。在第二时间周期中，控制模块可以被配置用于指示第二开关重复进行阴极DC总线和感应器之间的耦合和断开。

在各种不同的实施方案中，第一开关可以被配置用于在第一连续时间周期内，传送间断来自阳极DC总线的电流，和第二开关可以被配置用于在第二连续时间周期内，间断传送来自中性DC总线的电流。第一和第二时间周期可以至少部分重叠。电池充电器电路可以被配置用于同时接受来自阳极DC总线和阴极DC总线的电流。在一个实施方案中，DC电源可以与至少阳极DC总线，中性DC总线和阴极DC总线的其中之一相耦合。