專利名稱：一種ups同步控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種UPS同步控制器
背景技術(shù)：
本實(shí)用新型涉及一種同步控制器，尤其是涉及一種用于雙總線UPS供電系統(tǒng)同步
運(yùn)行的同步控制器。
背景技術(shù)：
在一般的冗余并機(jī)或雙總線供電系統(tǒng)之中，其相位的檢測(cè)和鎖定都是采用了傳統(tǒng)的鎖相環(huán)模式，其不足之處是兩路輸出的相位差較大，在切換時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩條輸出回路的環(huán)流較大，影響電源工作的穩(wěn)定性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種UPS同步控制器，可以使兩條輸出回路達(dá)到同步的效果。 本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下的技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)一種UPS同步控制器，包括單片機(jī)MCU控制電路、兩路總線UPS供電輸出檢測(cè)電路、兩路同步信號(hào)輸出電路、兩路切換信號(hào)輸出電路以及用于提供上述各組成電路工作電壓的輔助電源；所述兩路總線UPS供電輸出檢測(cè)電路各自的采樣信號(hào)輸出接入單片機(jī)MCU控制電路上對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸入腳，單片機(jī)MCU控制電路上的兩路同步信號(hào)輸出腳各自對(duì)應(yīng)連接到同步信號(hào)輸出電路，單片機(jī)MCU控制電路上的兩路切換信號(hào)輸出腳各自對(duì)應(yīng)連接到切換信號(hào)輸出電路。 作為對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，本實(shí)用新型還包括用于顯示兩路交流工作狀態(tài)的狀態(tài)指示電路，狀態(tài)指示電路由限流電阻和發(fā)光二極管組成，連接單片機(jī)MCU控制電路上相應(yīng)的狀態(tài)指示信息輸出管腳。 本實(shí)用新型所述同步信號(hào)輸出電路和切換信號(hào)輸出電路采用光耦隔離電路進(jìn)行
輸出，光耦隔離電路由電阻、三極管、光電耦合器組成，與單片機(jī)控制電路上的兩路同步信
號(hào)輸出腳和兩路切換信號(hào)輸出腳相連，單片機(jī)控制電路上的兩路同步信號(hào)輸出腳和兩路切
換信號(hào)輸出腳通過(guò)電阻驅(qū)動(dòng)三極管控制光電耦合器中初級(jí)發(fā)光二級(jí)管的狀態(tài)，光電耦合器
次級(jí)光感應(yīng)三極管進(jìn)行輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩路交流進(jìn)行隔離同步信號(hào)的控制。 由于本實(shí)用新型單片機(jī)MCU控制電路根據(jù)檢測(cè)到的采樣信號(hào)來(lái)對(duì)應(yīng)輸出其中一
路總線的切換信號(hào)，同時(shí)進(jìn)行同步信號(hào)鎖相，并將該同步信號(hào)經(jīng)同步信號(hào)輸出電路輸出作
為另一路總線的同步信號(hào)，在第二路總線的輸出同步時(shí)，發(fā)送第二路總線的切換信號(hào)。因
此，本實(shí)用新型在切換時(shí)不會(huì)出現(xiàn)輸出相位不一致造成的瞬時(shí)高壓和環(huán)流。

圖1為實(shí)用新型的整機(jī)方框圖； 圖2為實(shí)用新型的的整機(jī)主流程框圖； 圖3為實(shí)用新型的輔助電源、電壓采樣電路原理圖； 圖4為實(shí)用新型的頻率和相位檢測(cè)電路原理圖； 圖5為實(shí)用新型的單片機(jī)MCU控制電路原理圖；具體實(shí)施方式如圖1所示，本實(shí)用新型包括單片機(jī)MCU控制電路，第一路總線UPS供電輸出檢測(cè)電路、第二路總線UPS供電輸出檢測(cè)電路、第一路同步信號(hào)輸出電路、第二路同步信號(hào)輸出電路、第一路切換信號(hào)輸出電路、第二路切換信號(hào)輸出電路、狀態(tài)指示電路以及用于提供上述各組成電路工作電壓的輔助電源；兩路總線UPS供電輸出檢測(cè)電路各自的采用信號(hào)輸出接入單片機(jī)MCU控制電路上對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸入腳；單片機(jī)MCU控制電路上的兩路同步信號(hào)輸出腳各自對(duì)應(yīng)連接到同步信號(hào)輸出電路；單片機(jī)MCU控制電路上的兩路切換信號(hào)輸出腳各自對(duì)應(yīng)連接到切換信號(hào)輸出電路；同時(shí)，單片機(jī)MCU控制電路控制指示電路的顯示。[0015] 本實(shí)用新型采用先入為主的工作方式，當(dāng)?shù)谝宦房偩€先開(kāi)啟時(shí)，該同步控制器首先檢測(cè)到第一路總線的輸出，對(duì)第第一路總線的電壓和頻率進(jìn)行測(cè)量，如果檢測(cè)正常，則發(fā)送第一路總線的切換信號(hào)，并點(diǎn)亮該路的指示燈，同時(shí)進(jìn)行同步鎖相，并向第二路總線發(fā)出同步信號(hào)，使第二路總線的相位和第一路同步，當(dāng)檢測(cè)第二路總線的輸出頻率和相位一致時(shí)，發(fā)送第二路總線的切換信號(hào)；若第二路總線先開(kāi)機(jī)，則鎖相第二路總線，向第一路總線發(fā)出同步信號(hào)， 如圖2所示，本實(shí)用新型中MCU軟件控制流程框圖，具體流程為開(kāi)始工作后進(jìn)入初始化狀態(tài)，開(kāi)始進(jìn)行兩路輸入檢測(cè)，電路采用先入為主的工作方式，如兩路總線同時(shí)上電則轉(zhuǎn)第一路總線為主電，然后對(duì)主電波形進(jìn)行分析，判斷當(dāng)前回路電壓是否異常，若電壓異常，則置主電異常標(biāo)志，同時(shí)將從機(jī)切換為主機(jī)；若電壓沒(méi)有異常，則發(fā)出輸出控制信號(hào)，之后均發(fā)送同步控制信號(hào)給從機(jī)，經(jīng)過(guò)測(cè)量模塊和顯示模塊后重新對(duì)主電波形進(jìn)行分析并進(jìn)行其后相應(yīng)的步驟。 如圖3所示，為實(shí)用新型的輔助電源原理圖，主要由電源CN1、CN2，開(kāi)關(guān)SW1、SW2，保險(xiǎn)絲F1、F2，電容Cl C4，整流二極管D1、D4、D5、D8，變壓器T1、T2，通用穩(wěn)壓芯片Ul連接而成。電源CN1與開(kāi)關(guān)SW1，保險(xiǎn)絲F1，變壓器T1的原線圈組成串聯(lián)回路；電源CN2與開(kāi)關(guān)SW2，保險(xiǎn)絲F2，變壓器T2的原線圈組成串聯(lián)回路；變壓器T1副線圈的同名端接二極管Dl的陽(yáng)極，變壓器T1副線圈的異名端接二極管D4的陽(yáng)極，二極管D1、 D4的負(fù)極通過(guò)電容Cl與C2并聯(lián)組成的濾波電路后作為穩(wěn)壓器U1的輸入Vin ;變壓器T2副線圈的同名端接二極管D5的陽(yáng)極，變壓器T2副線圈的異名端接二極管D8的陽(yáng)極，二極管D5、 D8的陰極也通過(guò)電容Cl與C2并聯(lián)組成的濾波電路后作為穩(wěn)壓器Ul的輸入Vin，實(shí)現(xiàn)CN1與CN2兩路交流供電；穩(wěn)壓器U1的輸出端3經(jīng)過(guò)電容C3、C4并聯(lián)組成的濾波電路后輸出5V直流電源供單片機(jī)MCU控制電路，穩(wěn)壓器Ul的GND腳、電容Cl與C2并聯(lián)的負(fù)極、電容C3與C4并聯(lián)的負(fù)極、變壓器T1的副線圈的中間繞線均接地。上述輔助電源也可用其他常用穩(wěn)壓輸出電路來(lái)實(shí)現(xiàn)5V直流輸出。 每路總線UPS供電輸出檢測(cè)電路由電壓采樣電路、頻率和相位測(cè)檢電路組成，電壓采樣電路如圖3中所示，本實(shí)施例中電壓采樣電路共用電源電路中的變壓器線圈，主要由變壓器T1副線圈和整流二極管D2、D3、D6、D7連接而成，變壓器T1副線圈的同名端作為第一路交流AC1的采樣輸入，連接接二極管D2的陽(yáng)極，變壓器T1副線圈的異名端接二極管D3的陽(yáng)極，二極管D2、 D3的負(fù)極輸出作為第一路交流電壓的采樣電壓信號(hào)U-AC1 ;變壓器T2副線圈的同名端作為第二路交流AC2的采樣輸入，連接接二極管D6的陽(yáng)極，變壓器T2副線圈的異名端接二極管D7的陽(yáng)極，二極管D6、D7的負(fù)極輸出作為第二路交流電壓的采樣電 壓信號(hào)U-AC2。 如圖4所示，為頻率和相位測(cè)檢電路原理圖，主要由電阻R3 R6、 R9、 RIO、 R13、 R17 R20、R23、R27，三極管Q2、Q4，電容C5、C7，運(yùn)算放大器U3A、U3B連接而成。其中第一 路交流AC1的采樣信號(hào)通過(guò)R4和R9串聯(lián)接地組成的回路分壓后連接到電阻R5送到放大 器U3A的同相端3腳，U3A反相效端2腳通過(guò)電阻R13接地；正反饋電阻R3接于放大器U3A 的同相端3腳與U3A的輸出端1腳之間，以防止在過(guò)零點(diǎn)失調(diào)電壓產(chǎn)生多次跳變，用于頻率 和相位檢測(cè)的AC1經(jīng)過(guò)放大器U3A進(jìn)行過(guò)零比較產(chǎn)生一個(gè)過(guò)零點(diǎn)跳變的方波信號(hào)，此信號(hào) 由U3A的輸出端1腳通過(guò)電阻R10接到三極管Q2的基極，三極管Q2的集電極經(jīng)過(guò)濾波電 容C5后輸出F-AC1接入到單片機(jī)MCU的13腳，并經(jīng)過(guò)電阻R6輸出供單片機(jī)的5V電平，三 極管Q2的發(fā)射極接地。第二路交流AC2的頻率和相位測(cè)檢回路連接方法和原理與第一路 相同，只是連接不同的元器件和對(duì)應(yīng)的連接腳，具體見(jiàn)附圖，上述運(yùn)算放大器可選用通用雙 運(yùn)放集成芯片；同樣上述頻率和相位測(cè)檢電路也可用其他常用交流頻率和相位測(cè)檢電路實(shí) 現(xiàn)。 如圖5所示，為實(shí)用新型的單片機(jī)MCU控制電路原理圖，主要由單片機(jī)MCU，晶振 CY1，電阻R1、R2、R7、R8、R11、R12、R14 R16、R21、R22、R24、R25、R28 R34，電容C6、C8 C12，發(fā)光二極管LED1 LED3， 二極管D9、 DIO，三極管Ql、 Q3、 Q5、 Q6和光電耦合器U2、 U4、 U6、U7組成。單片機(jī)MCU采用MICROCHIP公司的PIC16F73。晶振CY1和電容CIO、 Cll組 成晶振電路與單片機(jī)MCU的9、10腳連接組成內(nèi)部的時(shí)鐘電路；電源通過(guò)電阻R33串聯(lián)電容 C12接地，單片機(jī)MCU的1腳接于電容C12與電阻R33之間形成復(fù)位電路；第一路交流電壓 的采樣信號(hào)U-AC1通過(guò)串聯(lián)接地的電阻R24、 R29分壓后接入單片機(jī)U5內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換3 腳，為第一路輸出交流的電壓測(cè)量，5V電源通過(guò)鉗位二極管D10和接地的高頻濾波電容C8 組成的串聯(lián)路，二極管D10與電容C8之間同時(shí)接入單片機(jī)U5的3腳，以濾出采樣信號(hào)中的 雜波；第二路交流電壓的采樣信號(hào)U-AC2通過(guò)串聯(lián)接地的電阻R25、 R30分壓后接入單片機(jī) U5內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換2腳，為第二路輸出交流的電壓測(cè)量，5V電源通過(guò)鉗位二極管D9和接地 的高頻濾波電容C9組成的串聯(lián)路，二極管D9與電容C9之間同時(shí)接入單片機(jī)U5的2腳，以 濾出采樣信號(hào)中的雜波；F-AC1為第一路輸入頻率相位測(cè)量信號(hào)，連接到單片機(jī)內(nèi)部CCP1 的13腳；F-AC2為第二路輸入頻率相位測(cè)量信號(hào)，連接到單片機(jī)內(nèi)部CCP2的12腳；單片機(jī) U5的28腳作為第一路交流同步控制信號(hào)輸出端，通過(guò)電阻R8連接到三極管Ql的基極，Q1 的發(fā)射極接地，Ql的集電極連接光電耦合器U2中發(fā)光二極管的負(fù)極，5V電源通過(guò)電阻R2 連接此放光二極管的正極，光電耦合器U2中光敏三極管的發(fā)射極接地，集電極接加有5V電 源的電阻Rl后輸出控制信號(hào)UPS1-SYNC ;單片機(jī)U5的27腳為第一路交流切換控制信號(hào)輸 出端，通過(guò)由電阻R16、R12、R14、三極管Q3、光電耦合器U4組成的與所述R8、R1、R2、Q1、U2 組成的相同結(jié)構(gòu)的電路后輸出控制信號(hào)UPS1-SW ;單片機(jī)U5的26腳為第二路交流切換控 制信號(hào)輸出端，通過(guò)由電阻R28、 R21、 R22、三極管Q5、光電耦合器U6組成的與所述R8、 Rl、 R2、Q1、U2組成的相同結(jié)構(gòu)的電路后輸出控制信號(hào)UPS2-SYNC ;單片機(jī)U5的25腳第二路交 流切換控制信號(hào)輸出端，通過(guò)由電阻R34、R31、R32、三極管Q6、光電耦合器U7組成的與所述 R8、 Rl、 R2、 Ql、 U2組成的相同結(jié)構(gòu)的電路后輸出控制信號(hào)UPS2-SW。 狀態(tài)指示電路由限流電阻和發(fā)光二極管組成，電源經(jīng)過(guò)限流電阻接入發(fā)光二極管的正極，發(fā)光二極管的負(fù)極連接單片機(jī)U5上相應(yīng)的狀態(tài)指示信息輸出管腳，5V電源經(jīng)過(guò)限 流電阻R7接入發(fā)光二極管LED1的正極，發(fā)光二極管LED1的負(fù)極接入單片機(jī)MCU的24腳； 5V電源經(jīng)過(guò)限流電阻Rll接入發(fā)光二極管LED2的正極，發(fā)光二極管LED2的負(fù)極接入單片 機(jī)MCU的23腳；5V電源經(jīng)過(guò)限流電阻R15接入發(fā)光二極管LED3的正極，發(fā)光二極管LED3 的負(fù)極接入單片機(jī)MCU的22腳。 1腳為復(fù)位電路，上電時(shí)通過(guò)R33對(duì)C12充電，完成復(fù)位；2、3腳為內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換， 將兩路輸入電壓的采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行運(yùn)算；9、10腳與外部電路組成單片機(jī)MCU內(nèi) 部的時(shí)鐘電路；13腳單片機(jī)內(nèi)部的CCP1，捕捉功能腳，接收第一路輸入頻率相位測(cè)量信號(hào) F-AC1，對(duì)交流信號(hào)成周期時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，并在過(guò)零點(diǎn)跳變信號(hào)產(chǎn)生中斷；12腳單片機(jī)內(nèi)部 的CCP2，捕捉功能腳，接收第二路輸入頻率相位測(cè)量信號(hào)F-AC2，對(duì)交流信號(hào)成周期時(shí)間進(jìn) 行測(cè)量，并在過(guò)零點(diǎn)跳變信號(hào)產(chǎn)生中斷；28腳為第一路交流同步控制信號(hào)輸出端，當(dāng)?shù)诙?路交流為主控時(shí)，發(fā)送同步信號(hào)給第一路主機(jī)進(jìn)行鎖相同步；27腳為第一路交流同步控制 信號(hào)輸出端，當(dāng)?shù)诙方涣鳛橹骺貢r(shí)，第一路主機(jī)鎖相同步第二路主機(jī)后單片機(jī)發(fā)出的控 制切換信號(hào)；26腳為第二路交流同步控制信號(hào)輸出端，當(dāng)?shù)谝宦方涣鳛橹骺貢r(shí)，發(fā)送同步 信號(hào)給第一路主機(jī)進(jìn)行鎖相同步；25腳為第二路交流同步控制信號(hào)輸出端，當(dāng)?shù)谝宦方涣?為主控時(shí)，第二路主機(jī)鎖相同步第一路主機(jī)后單片機(jī)發(fā)出的控制切換信號(hào)；24腳為第一路 交流主控指示燈，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到第一路交流先開(kāi)或第二路為主機(jī)退出工作后，并正常時(shí)， 24腳由高電平轉(zhuǎn)為低電平，LED1通過(guò)電阻R7限流點(diǎn)亮；23腳為第二路交流主控指示燈，當(dāng) 單片機(jī)檢測(cè)到第二路交流先開(kāi)或第一路為主機(jī)退出工作后，并正常時(shí)，23腳由高電平轉(zhuǎn)為 低電平，LED2通過(guò)電阻Rll限流點(diǎn)亮；22腳為兩路交流同步運(yùn)行指示燈，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到 兩路交流都正常，并完成鎖相切換時(shí)，22腳由高電平轉(zhuǎn)為低電平，LED3通過(guò)電阻R15限流點(diǎn) 殼。
權(quán)利要求一種UPS同步控制器，其特征在于包括單片機(jī)MCU控制電路、兩路總線UPS供電輸出檢測(cè)電路、兩路同步信號(hào)輸出電路、兩路切換信號(hào)輸出電路以及用于提供上述各組成電路工作電壓的輔助電源；所述兩路總線UPS供電輸出檢測(cè)電路各自的采樣信號(hào)輸出接入單片機(jī)MCU控制電路上對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸入腳；單片機(jī)MCU控制電路上的兩路同步信號(hào)輸出腳各自對(duì)應(yīng)連接到同步信號(hào)輸出電路；單片機(jī)MCU控制電路上的兩路切換信號(hào)輸出腳各自對(duì)應(yīng)連接到切換信號(hào)輸出電路；單片機(jī)MCU控制電路根據(jù)檢測(cè)到的采樣信號(hào)來(lái)對(duì)應(yīng)輸出其中一路總線的切換信號(hào)，同時(shí)進(jìn)行同步信號(hào)鎖相；并將該同步信號(hào)經(jīng)同步信號(hào)輸出電路輸出作為另一路總線的同步信號(hào)，在第二路總線的輸出同步時(shí)，發(fā)送第二路總線的切換信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的UPS同步控制器，其特征在于還包括用于顯示兩路交流工作狀態(tài)的狀態(tài)指示電路，狀態(tài)指示電路由限流電阻和發(fā)光二極管組成，連接單片機(jī)MCU控制電路上相應(yīng)的狀態(tài)指示信息輸出管腳。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的UPS同步控制器，其特征在于所述同步信號(hào)輸出電路和切換信號(hào)輸出電路采用光耦隔離電路進(jìn)行輸出，光耦隔離電路由電阻、三極管、光電耦合器組成，與單片機(jī)控制電路上的兩路同步控制信號(hào)輸出腳和兩路切換控制信號(hào)輸出腳相連，單片機(jī)控制電路上的兩路同步控制信號(hào)輸出腳和兩路切換控制信號(hào)輸出腳通過(guò)電阻驅(qū)動(dòng)三極管開(kāi)關(guān)控制光電耦合器中初級(jí)發(fā)光二級(jí)管的狀態(tài)，次級(jí)光感應(yīng)三極管進(jìn)行輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩路交流進(jìn)行隔離同步信號(hào)的控制。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種UPS同步控制器，包括單片機(jī)MCU控制電路、兩路總線UPS供電輸出檢測(cè)電路、兩路同步信號(hào)輸出電路、兩路切換信號(hào)輸出電路以及用于提供上述各組成電路工作電壓的輔助電源；所述兩路總線UPS供電輸出檢測(cè)電路各自的采樣信號(hào)輸出接入單片機(jī)MCU控制電路上對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸入腳，單片機(jī)MCU控制電路上的兩路同步信號(hào)輸出腳各自對(duì)應(yīng)連接到同步信號(hào)輸出電路，單片機(jī)MCU控制電路上的兩路切換信號(hào)輸出腳各自對(duì)應(yīng)連接到切換信號(hào)輸出電路。本實(shí)用新型可以使兩條輸出回路達(dá)到同步的效果，而避免切換時(shí)出現(xiàn)輸出相位不一致造成的瞬時(shí)高壓和環(huán)流。
文檔編號(hào)G05B19/042GK201536274SQ20092023845
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者潘世高, 羅蜂, 黃敏 申請(qǐng)人:佛山市柏克電力設(shè)備有限公司