微功耗不间断电源制造技术

微功耗不间断电源采用整流升压器和微分逆变器，实现了不间断电源的全部功率。该微功耗不间断电源的最大特点是，只要把输入功率中极小部份进行功率变换，就可以得到全部输出功率，即输入功率中极大部份既不必进行实际的功率变换，也不必通过磁芯变压器或电感传递，直接到达输出端，成为输出功率，主功率器件工作在工频，不产生EMI干扰，电路简单，因此功耗极小而寿命极长，成本、体积、重量、功耗都是传统不间断电源的十分之一。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微功耗不间断电源。
技术介绍
传统不间断电源先把输入正弦波电压或蓄电池的直流电压变成高频率的方波电压，然后用电容、电感滤波，再变成交流电压输出，这种事倍功半、吃力不讨好的方法，显然效率低而浪费能源，有以下毛病1)采用PWM脉宽调制的方法，高频率、大功率方波的产生过程，也就是强烈EMI干扰产生的过程，大功率直流逆变器相当于一个高频功率发射台，可以想见，所产生的干扰何其严重。2)功率变换过程中，输入功率的全部必须进行实际的功率变换，所有变换的功率必须通过磁芯变压器或电感传递才能到达输出端，损耗大，效率低。
技术实现思路
图1是微功耗不间断电源的原理框图，当市电正常时，整流升压器对输入的市电进行整流、升压、功率因数校正，同时对蓄电池进行无损充电，然后通过微分逆变器，把直流电压逆变成稳频稳压的正弦波电压输出。当市电停电时，蓄电池电压通过微分逆变器，逆变成稳频稳压的正弦波电压输出。微功耗不间断电源由整流升压器和微分逆变器组成，输入市电和蓄电池都接在整流升压器上，微分逆变器接在整流升压器之后。整充升压器由场效应管Ql、Q2，电感Li，电容Cl组成，场效应管Ql的漏极接电容 Cl的正极，其源极接场效应管Q2的漏极，场效应管Q2的源极接地，电感Ll 一端接场效应管 Ql的源极，一端接电容Cl的负极，电容Cl的负极构成端点Vi，输入电压接在Vi和地之间， 输出电压Vo由电容Cl的正极输出。微分逆变器由一个电压切割电路和一个N阶电容网络组成，N阶电容网络的输出端接电压切割电路的输入端。电压切割电路由场效应管Q9、Q12组成，它们的源极接在一起，通过电阻Rl接地， 电容C8和电阻Rl并联，场效应管Q9的漏极接电容网络的正极，场效应管Q12的漏极接电容网络的负极，场效应管Q9、Q12的驱动信号V12是幅值310V的正弦波信号。N阶电容网络由正、负双臂组成，电容网络的正臂由电容(1丄3丄5丄7和场效应管03、06、08、011组成，电容(1的正极接场效应管Q3的源极，场效应管Q3的漏极接二极管Dl的阴极，电容C3的正极接场效应管Q6的源极，场效应管Q6的漏极接二极管Dl的阳极和电容Cl的负极，电容C5的正极接场效应管Q8的源极，场效应管Q8的漏极接二极管D3的阳极和电容C3的负极，电容C7 的正极接场效应管Qll的源极，场效应管Qll的漏极接二极管D5的阳极和电容C5的负极， 电容C7的负极接地，二极管D1、D3、D5的阴极同时接电容网络的正极，即场效应管Q9的漏极；电容网络的负臂由电容C2、C4、C6、C9和场效应管Q1、Q5、Q7、Q10组成，电容C2的负极接场效应管Ql的源极，场效应管Ql的漏极接二极管D2的阳极，电容C4的负极接场效应管Q6的源极，场效应管Q5的漏极接二极管D2的阴极和电容C2的正极，电容C6的负极接场效应管Q7的源极，场效应管Q7的漏极接二极管D4的阴极和电容C4的正极，电容C9 的负极接场效应管QlO的源极，场效应管QlO的漏极接二极管D3的阴极和电容C6的正极， 电容C9的正极接地，二极管D2、D4、D6的阳极同时接电容网络的负极，即场效应管Q12的漏极；输入正直流电压V4的负极接地其正极接场效应管Q4的漏极，场效应管Q4的源极接场效应管Q9的漏极，输入负直流电压V6的正极接地，其负极接场效应管Q2的漏极，场效应管Q2的源极接场效应管Q12的漏极；栅极驱动信号V1、V2是市电同步方波信号，正臂驱动信号V13、V10、V8、V5和负臂驱动信号V11、V9、V7、V3也是市电同步方波信号，但脉宽以每2ms递减，延时以每Ims递增， 场效应管Q9、Q12的驱动信号V12是幅值310V的正弦波信号。附图说明图1是微功耗不间断电源原理框图2是整流升压器电路；图3是整流升压器电路各点电压仿真波形；图4单相功率因数校正器；图5单相功率因数校正器各点电压仿真波形；图6是输出正负对称电压功率因数校正器；图7是输出正负对称电压功率因数校正器各点电压仿真波形；图8是直流逆变器原理电路；图8是直流逆变器原理电路各点电压仿真波形；图10是4阶微分逆变器原理电路；图11是4阶宝塔波产生电路；图12是正弦波切割4阶宝塔波过程仿真；图13是4阶宝塔波电压仿真波形；图14是是正弦波切割4阶宝塔波后的输出电压波形；图15是微功耗不间断电源实际电路；图16是8阶宝塔波电压仿真波形；图17是正弦波切割8阶宝塔波过程仿真；图18是16阶宝塔波电压仿真波形。图2是整流升压器的原理电路，V1、V3是功率MOS管Q1、Q2的栅极驱动信号，都是IOOKHz的方波信号，Vl超前V3半个周期。电路启动后，Q2饱和导通，电池V2通过Q2向电感Ll充电，电感电流线性增加，电感中存贮的能量不断增多，与此同时，电容C2上的电压向负载R2放电。半个周期后，Q2截止，Ql饱和导通，存贮在电感Ll中的电能通过Ql向电容 Cl充电。Cl上的电压叠加在电池电压V2之上，在向负载电阻R2供电的同时，也向电容C2充电。图3是各点电压的仿真波形，从上到下依次是输出电压Vo、输入电压Vi、补偿电压 Vc。从图可以看到，输出电压Vo (12V)，是输入电压Vi (10. 5V)和补偿电压Vc(1.5V)之和。图2的电路也可以对馒头波进行补偿，即用一个补偿电压(Y = I-Sinx)叠加在整流后的馒头波(Y = Sinx)之上，使得馒头波变成一条直线(Y = 1)，即馒头波电压因电压补偿变成了直流电压，而非因大电容滤波变成直流电压。此时市电所有幅值对应的所有时刻，都可以对电容充电，都有电流从网侧流出，于是输入交流电流波形和输入交流电压波形完全吻合，功率因数为1而THD这零。图4是对馒头波进行补偿的电路，图2电路中的电池V2代之以整流后的馒头波电压，补偿电路要使输出电压成为直流电压，必须在馒头波电压之上叠加形如(I-Sinx)的电压进行补偿，其结果正是我们为之追求的目标。图5是馒头波电压补偿电路各点电压的仿真波形，从上到下依次是输入电压Vi、补偿电压Vc、输入电压Ii，从仿真图可以看到，输入电流与输入电压同频、同相、同步，波形完全相似。图6是正负对称电压输出的升压整流器电路，市电正半周期间，正馒头波经过二极管D3接到由Ql组成的正整流升压器的输入端，进行功率因数校正，市电负半周期间，负馒头波经过二极管D4接到由Q2组成的负整流升压器的输入端，进行功率因数校正，图7是输入电压和输出电压的仿真波形，可以看到，输入电压和输入电流完全同步、同频、同相。图8是微功耗直流逆变器的原理电路，VI、V3是正负对称直流电压，分别加在Q1、 Q2的漏极，栅极和地之间同时接幅值为318V的正弦波电压V2，RUCl接在共同源极。V2的正半周，Ql导通，直流电压Vl加在负载电阻Rl上，由于源极电压跟踪栅极电位，所以在电阻Rl上产生幅值约为308V(V2幅值减去一个栅源电压Vgs)的正半周馒头波电压，V2的负半周，Q2导通，直流电压V3加在负载电阻Rl上，由于源极电压跟踪栅极电位， 所以在电阻Rl上产生幅值约为308V(V2幅值减去一个栅源电压Vgs)的负半周馒头波电压，一个周期结束，在负载电阻Rl上得到一个周期的正弦波输出电压Vsin。图9是输出电压Vsin的仿真波形，可以看到，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种微功耗不间断电源，其特征是：微功耗不间断电源由整流升压器和微分逆变器组成，输入市电和蓄电池都接在整流升压器上，微分逆变器接在整流升压器之后。

【技术特征摘要】
1.一种微功耗不间断电源，其特征是微功耗不间断电源由整流升压器和微分逆变器组成，输入市电和蓄电池都接在整流升压器上，微分逆变器接在整流升压器之后。2.如权利要求1所述的微功耗交流稳压器，其特征是整充升压器由场效应管Q1、Q2， 电感Li，电容Cl组成，场效应管Ql的漏极接电容Cl的正极，其源极接场效应管Q2的漏极， 场效应管Q2的源极接地，电感Ll 一端接场效应管Ql的源极，一端接电容Cl的负极，电容 Cl的负极构成端点Vi，输入电压接在Vi和地之间，输出电压Vo由电容Cl的正极输出。3.如权利要求1所述的微功耗不间断电源，其特征是微分逆变器由一个电压切割电路和一个N阶电容网络组成，N阶电容网络的输出端接电压切割电路的输入端。4.如权利要求1或权利要求3所述的微功耗不间断电源，其特征是电压切割电路由场效应管Q9、Q12组成，它们的源极接在一起，通过电阻Rl接地，电容C8和电阻Rl并联，场效应管Q9的漏极接电容网络的正极，场效应管Q12的漏极接电容网络的负极，场效应管Q9、 Q12的驱动信号V12是幅值310V的正弦波信号。5.如权利要求1或权利要求3所述的微功耗不间断电源，其特征是N阶电容网络由正、负双臂组成，a)电容网络的正臂由电容(1丄3、05、07和场效应管03、06、08、011组成，电容Cl的正极接场效应管Q3的源极，场效应管Q3的漏极接二极管Dl的阴极，电容C3的正极接场效应管Q6的源极，场效应管Q6的漏极接二极管Dl的阳极和电容Cl的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郁百超，
申请(专利权)人：郁百超，
类型：发明
国别省市：83