專利名稱：一種冗余的不間斷開(kāi)關(guān)電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，具體是一種由兩臺(tái)不間斷開(kāi)關(guān)電源(Uninterruptible Switching Power Supply縮寫為USPS)組合成的冗余熱插拔的不間斷開(kāi)關(guān)電源裝置。
中國(guó)實(shí)用新型專利《自耦互感式不間斷電壓變換方法及其不間斷開(kāi)關(guān)電源》提出了一種不間斷開(kāi)關(guān)電源(即USPS電源)，該USPS電源為對(duì)電網(wǎng)高度敏感的需長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的各種系統(tǒng)提供了理想的選擇。但該USPS電源多以單臺(tái)電源直接與負(fù)載連接使用，對(duì)于需要冗余熱插拔方式供電的通訊系統(tǒng)、某些工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備及一些無(wú)人值守的設(shè)備等等，單個(gè)USPS電源是不能勝任的。
本實(shí)用新型的冗余的不間斷開(kāi)關(guān)電源裝置，其特征在于包括兩臺(tái)不間斷開(kāi)關(guān)電源USPS(101A、101B)，用于提供兩組主輸出電壓(102A、102B)；一輸出分配單元(501)，用于將輸入的所述兩組主輸出電壓(102A、102B)隔離、并聯(lián)、分路輸出給若干負(fù)載；一電源監(jiān)控單元(301)，它的兩輸入端分別接所述兩臺(tái)電源的監(jiān)控信號(hào)(103A、103B)，用于對(duì)所述兩臺(tái)電源的全自動(dòng)監(jiān)控，接收兩者發(fā)出的交流斷電或本身故障狀態(tài)信號(hào)，并通過(guò)接口電路(302)傳送到控制中心及現(xiàn)場(chǎng)聲光提示單元(303)；以及，一電池監(jiān)控單元(202)，它一端接電池組(201)，并分別接所述兩臺(tái)電源的雙向電池線(104A、104B)，當(dāng)AC正常時(shí)，所述兩臺(tái)電源經(jīng)過(guò)電池監(jiān)控單元(202)共同對(duì)電池組(201)進(jìn)行保護(hù)性地充電，當(dāng)AC異?；驍嚯姇r(shí)，所述兩臺(tái)電源同時(shí)從電池組放電取得能量而對(duì)負(fù)載進(jìn)行持續(xù)供電，并對(duì)電池的過(guò)放電進(jìn)行保護(hù)。
本實(shí)用新型將兩臺(tái)不間斷的開(kāi)關(guān)電源(USPS)經(jīng)過(guò)一輸出分配單元組合成冗余熱插拔的方式輸出，這兩臺(tái)USPS電源都正常工作時(shí)，處于共同分擔(dān)負(fù)載所需的能量轉(zhuǎn)換工作，屬于降額使用狀態(tài)，其故障機(jī)率比全額使用為低。當(dāng)兩臺(tái)USPS電源之一交流斷電，該臺(tái)USPS電源自動(dòng)關(guān)閉并向電源監(jiān)控單元發(fā)出告警信號(hào)，而由另一臺(tái)USPS電源向負(fù)載輸出所需全部能量。當(dāng)兩臺(tái)USPS電源之一本身故障時(shí)，該臺(tái)USPS電源自動(dòng)發(fā)出警告，由另一臺(tái)USPS電源向負(fù)載輸出所需全部能量，同時(shí)該臺(tái)故障電源可以被熱插拔的方式更換。當(dāng)兩臺(tái)USPS電源交流輸入均不正常時(shí)，自動(dòng)以在線方式轉(zhuǎn)換到兩者的備用電池組供電方式，從備用電池組取得能源繼續(xù)不間斷地向負(fù)載輸出所需全部能量。
本冗余的不間斷開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，提供了上述五種異常狀態(tài)的組合保護(hù)，工作可靠，能達(dá)到較高的可用度和能源設(shè)備利用率，節(jié)約能源；廣泛適用于需要冗余熱插拔方式供電的通訊系統(tǒng)、工業(yè)控制、及無(wú)人值守的設(shè)備等等。


圖1為本實(shí)用新型冗余的不間斷開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)框圖；圖2為圖1實(shí)施例電路圖；圖3為其輸出分配單元實(shí)施例電路圖；圖4A為其電源監(jiān)控單元的電源狀態(tài)聲音告警電路圖；圖4B為其電源監(jiān)控單元的發(fā)光報(bào)警電路圖；圖5A、5B為其電源監(jiān)控單元的兩USPS電源交流輸入監(jiān)視和顯示電路圖；圖6A、6B為其電源監(jiān)控單元的單臺(tái)AC掉電后關(guān)機(jī)電路圖；圖7A、7B為其電池狀態(tài)監(jiān)控電路圖。
兩臺(tái)USPS電源(101A、101B)的兩組主輸出電壓(102A、102B)分別進(jìn)入輸出分配單元(501)，并經(jīng)輸出分配單元(501)進(jìn)行隔離、并聯(lián)、分路，并進(jìn)行保護(hù)的各項(xiàng)連接處理，再輸出給負(fù)載(502A、502B).。輸出分配單元(501)是經(jīng)過(guò)各支路獨(dú)立的二極管隔離后，分別并聯(lián)后，由一路或一路以上輸出的。
兩臺(tái)不間斷開(kāi)關(guān)電源的交流輸入電壓AC1和AC2，可以是兩路不同相的單相電壓。分別單獨(dú)輸入到兩臺(tái)不間斷電源USPS(101A、101B)。
來(lái)自兩電源(101A、101B)的各監(jiān)控信號(hào)(103A、103B)分別進(jìn)入電源監(jiān)控單元(301)，在(301)進(jìn)行各種電壓比較及邏輯處理，然后輸送到RS-232接口進(jìn)行相應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換和隔離，最后輸出到負(fù)載(如計(jì)算機(jī))上的對(duì)應(yīng)的接口，以實(shí)現(xiàn)軟件監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)化管理。電源監(jiān)控單元(301)還將已經(jīng)處理的各監(jiān)控信號(hào)送去一組聲光報(bào)警顯示系統(tǒng)(303)以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)硬件提示。
兩臺(tái)USPS電源(101A、101B)還經(jīng)過(guò)各自的雙向線路(104A、104B)分別連接到電池監(jiān)控單元(202)，并由電池監(jiān)控單元(202)連接到電池組(201)。當(dāng)AC正常時(shí)(101A)和(101B)會(huì)同時(shí)分別輸出電壓經(jīng)過(guò)單元(202)對(duì)電池保護(hù)性地充電。當(dāng)AC異常或斷電時(shí)，所述的USPS(101A)和(101B)同時(shí)經(jīng)過(guò)此連接從電池放電取得能量而對(duì)負(fù)載進(jìn)行持續(xù)供電。并對(duì)電池的的過(guò)充過(guò)放電提供保護(hù)。
其工作過(guò)程是兩臺(tái)USPS電源(101A、101B)同時(shí)插接到本裝置的母板(MBD)上。當(dāng)兩臺(tái)USPS電源均正常工作時(shí)，兩者處于降額工作狀態(tài)，共同分擔(dān)提供負(fù)載所需的能量。
當(dāng)兩臺(tái)USPS電源的兩路的AC輸入有任何一路發(fā)生中斷，該中斷對(duì)應(yīng)的該臺(tái)USPS電源將會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，而由另一臺(tái)AC輸入正常的USPS電源繼續(xù)工作，為負(fù)載輸出所需全部能量，同時(shí)電源監(jiān)控單元將會(huì)收到該AC輸入中斷的USPS電源發(fā)來(lái)的告警信息，而轉(zhuǎn)向控制中心網(wǎng)絡(luò)發(fā)出相應(yīng)的告警，以讓操作者及時(shí)處理故障。
當(dāng)兩臺(tái)所述USPS電源的AC輸入同時(shí)發(fā)生中斷時(shí)，兩臺(tái)USPS電源會(huì)同時(shí)進(jìn)入后備支持狀態(tài)而由電池來(lái)提供能源繼續(xù)不間斷地向負(fù)載提供能量。同時(shí)經(jīng)過(guò)電源控制單元向控制中心網(wǎng)絡(luò)發(fā)出相應(yīng)的警告。以讓操作者及時(shí)處理故障。
當(dāng)兩臺(tái)USPS電源之一本身故障時(shí)，該臺(tái)USPS電源自動(dòng)發(fā)出警告，由另一臺(tái)USPS電源向負(fù)載輸出所需全部能量；同時(shí)該臺(tái)故障電源可以熱插拔的方式更換。
上述兩臺(tái)USPS電源，每臺(tái)都能夠獨(dú)立地向負(fù)載提供全部所需的能量。
本發(fā)明向負(fù)載提供了最高三重能源中斷保護(hù)1、USPS電源A(101A)的AC輸入中斷。
2、USPS電源B(101B)的AC輸入中斷3、USPS電源A(101A)和USPS電源B(101B)的AC輸入同時(shí)中斷。
同時(shí)提供了兩重的本身故障的保護(hù)，即(1).當(dāng)系統(tǒng)的USPS電源A本身故障損壞時(shí)，由USPS電源B在繼續(xù)工作，向負(fù)載提供能。
(2).當(dāng)系統(tǒng)的USPS電源B本身發(fā)生故障時(shí)，則由USPS電源A向負(fù)載提供能量。
這兩臺(tái)所述USPS電源在兩臺(tái)都正常工作時(shí)，是處于共同分擔(dān)負(fù)載所需的能量轉(zhuǎn)換工作，屬于降額條件使用，其故障機(jī)率本身已經(jīng)比全額使用為低。在上述的任何一項(xiàng)故障，在任何一臺(tái)USPS電源上發(fā)生時(shí)，它可以被及時(shí)地?zé)岚尾宓馗鼡Q，以及交流輸入和直流(電池)的熱拔插，(如交流插頭松脫，或者更換電池) 均不影響另一臺(tái)的工作。
圖2的兩臺(tái)USPS電源(101A、101B)的一組輸出電壓(102A、102B)通常是+5V、+12V、+3.3V、+5V備用、-12V以及-5V等等，是作為功率輸出的多路電壓，以熱拔插方式連接到一個(gè)輸出分配單元(501)，在其中進(jìn)行隔離后兩兩并聯(lián)再分路保護(hù)輸出給一部或兩部負(fù)載(502A)和(502B)。
所述兩臺(tái)USPS電源(101A、101B)還輸出一“電源好”信號(hào)。經(jīng)過(guò)二極管隔離后，再并聯(lián)后分路輸送給兩負(fù)載上相應(yīng)端。只要有一臺(tái)USPS正常，則兩臺(tái)負(fù)載都視電源為正常。
所述兩臺(tái)USPS電源的開(kāi)機(jī)信號(hào)是來(lái)自兩臺(tái)負(fù)載的開(kāi)機(jī)指令信號(hào)線并聯(lián)后再經(jīng)二極管隔離而連接，此處是負(fù)邏輯，即低電平開(kāi)機(jī)。
所述兩臺(tái)USPS電源還輸出一AC檢測(cè)信號(hào)，分別送到電源監(jiān)控單元(301)經(jīng)過(guò)“或”處理后，再接RS-232接口(302)，再送去系統(tǒng)(如計(jì)算機(jī))的對(duì)應(yīng)接口，以實(shí)現(xiàn)軟件或網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控；同時(shí)還送去到聲光顯示單元(303)對(duì)其AC狀態(tài)做現(xiàn)場(chǎng)提示。
所述兩臺(tái)USPS電源的關(guān)機(jī)動(dòng)作除受負(fù)載送來(lái)的開(kāi)/關(guān)機(jī)邏輯電平的控制外，還由電源監(jiān)控單元(301)輸出而來(lái)的關(guān)機(jī)信號(hào)而實(shí)現(xiàn)。這關(guān)機(jī)信號(hào)是由從系統(tǒng)(如計(jì)算機(jī))RS-232(或USB)的或網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)的接口來(lái)的指令，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)本裝置的遠(yuǎn)程軟件控制。自電池監(jiān)控單元(202)的電池“放電終止-關(guān)機(jī)”的指令，經(jīng)過(guò)“或”的關(guān)系復(fù)合而成。
所述兩臺(tái)USPS電源還分別經(jīng)過(guò)雙向電池線、電池監(jiān)控單元(202)連接到電池組(201)，當(dāng)AC正常時(shí)，兩臺(tái)電源(101A)(101B)經(jīng)此回路共同對(duì)電池組保護(hù)性地充電，當(dāng)AC停電時(shí)，兩臺(tái)電源(101A、101B)經(jīng)(202)從電池放電取得能量對(duì)負(fù)載持續(xù)供電。
輸出分配單元實(shí)例如圖3所示。輸出分配單元(501)包括若干分配電路(通常和電源輸出的電壓數(shù)量對(duì)應(yīng))；每一個(gè)分配電路由兩個(gè)隔離二極管和至少一個(gè)過(guò)載保護(hù)裝置組成，兩個(gè)隔離二極管的負(fù)極相接，兩個(gè)隔離二極管的正極分別接到所述2臺(tái)USPS的相同電壓輸出端，兩個(gè)隔離二極管的負(fù)極相接，至少一個(gè)過(guò)載保護(hù)裝置接于兩個(gè)隔離二極管的負(fù)極構(gòu)成一路或至少兩個(gè)并聯(lián)的輸出支路；所有分配電路的一個(gè)所述輸出支路組合構(gòu)成一組輸出，共有一組或至少兩組輸出，每一組輸出接一負(fù)載。
例如，當(dāng)需要配置兩組負(fù)載時(shí)，輸出分配單元包括若干分配電路，分配電路的數(shù)量同電源輸出的電壓數(shù)量對(duì)應(yīng)；每一個(gè)分配電路由兩個(gè)隔離二極管和兩個(gè)過(guò)載保護(hù)裝置組成，兩個(gè)隔離二極管的負(fù)極相接，兩個(gè)隔離二極管的正極分別接到所述2臺(tái)USPS(101A、101B)的相同電壓輸出端，兩個(gè)過(guò)載保護(hù)裝置接于兩個(gè)隔離二極管的負(fù)極構(gòu)成兩個(gè)并聯(lián)的輸出支路；所有分配電路的一個(gè)所述輸出支路分別組合構(gòu)成第一組輸出，所有分配電路的另一個(gè)所述輸出支路分別組合構(gòu)成第二組輸出，圖3中第一組輸出接負(fù)載502A，第二組輸出接負(fù)載502B。其中的過(guò)載保護(hù)裝置可以采用自恢復(fù)保險(xiǎn)絲、過(guò)流保護(hù)器等等。
這樣，在兩臺(tái)所述USPS電源的負(fù)載能力可以單獨(dú)同時(shí)支持兩臺(tái)負(fù)載的條件下，既達(dá)到最大的能源設(shè)備利用率，又達(dá)到最高的故障保護(hù)率，同時(shí)也使成本減少。
上述電源監(jiān)控單元(301)處理的信號(hào)包括(1)、電源好信號(hào)(P/G)是由所述兩臺(tái)USPS電源的P/G輸出的信號(hào)，經(jīng)過(guò)隔離并聯(lián)后再輸出送到用電設(shè)備(如電腦)的P/G輸入口。其邏輯是或的關(guān)系，即只要所述USPS電源任一臺(tái)工作正常都會(huì)向負(fù)載設(shè)備送出P/G信號(hào)。
同時(shí)，由所述的兩臺(tái)USPS電源輸送來(lái)的P/G信號(hào)，還分別送到兩路聲光指示系統(tǒng)(303)。同時(shí)，還經(jīng)一邏輯單元處理成RS232(或USB)接口條件下的信息，再經(jīng)RS-232(或者USB)的輸出接口達(dá)到軟件控制運(yùn)行的系統(tǒng)(如電腦)，以實(shí)現(xiàn)軟件聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。
(2)、所述的USPS電源單元還送出AC OK信號(hào)(交流檢測(cè))以表示AC輸入正常與否。所述AC 0K信號(hào)，不送到負(fù)載。而是經(jīng)過(guò)隔離二極管送到電源監(jiān)控(301)單元的RS-232(或者USB)邏輯單元，處理成RS-232(或USB)接口條件下的信息，再經(jīng)RS-232(或者USB)的輸出接口達(dá)到軟件控制運(yùn)行的系統(tǒng)(如電腦)，以實(shí)現(xiàn)軟件聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。同時(shí)，由所述的兩臺(tái)USPS電源輸送來(lái)的AC OK信號(hào)，還分別送到兩路聲光指示系統(tǒng)(303)。
(3)、一路關(guān)機(jī)信號(hào)，是由來(lái)自負(fù)載(PC)的RS-232(或USB)接口由軟件指令下達(dá)的關(guān)機(jī)信號(hào)，同時(shí)還由電池監(jiān)控單元(202)的“放電終止-關(guān)機(jī)”信號(hào)，在本單元作邏輯“或”的處理后分別送到所述兩臺(tái)USPS電源的相連的關(guān)機(jī)信號(hào)線上，去同時(shí)關(guān)掉這兩臺(tái)USPS電源。
電池監(jiān)控單元(202)是由電池的充放電線路經(jīng)過(guò)本單元的電壓比較器(IC1；IC3)再分別經(jīng)過(guò)兩個(gè)獨(dú)立的過(guò)流保護(hù)裝置進(jìn)而連接到所述兩臺(tái)USPS電源的電池充放電線路。其工作過(guò)程式是當(dāng)AC正常時(shí)，所述兩臺(tái)USPS電源輸出的限流的穩(wěn)定電壓對(duì)電池組進(jìn)行保護(hù)性地充電。若電池已充滿，則維持浮充狀態(tài)。
當(dāng)AC中斷時(shí)，電池組會(huì)經(jīng)過(guò)本單元(202)對(duì)連接的兩個(gè)所述USPS電源放電而提供能量給負(fù)載。本單元的監(jiān)控電路會(huì)一直對(duì)電池的電壓與一預(yù)先設(shè)置的正常值進(jìn)行比較。一旦低于警戒值，將會(huì)送出一個(gè)”電池低”的信號(hào)，經(jīng)過(guò)RS232接口電路(302)，向負(fù)載(如計(jì)算機(jī))發(fā)出警告。直到電池進(jìn)一步放電而達(dá)到預(yù)先設(shè)置的”放電終止”的狀態(tài)時(shí)，會(huì)發(fā)出一個(gè)強(qiáng)制的關(guān)機(jī)信號(hào)，經(jīng)過(guò)電源監(jiān)控單元(301)作“或”的處理后分別送到所述兩臺(tái)USPS電源的相連的關(guān)機(jī)信號(hào)線上，去同時(shí)關(guān)掉這兩臺(tái)USPS電源。
圖4A為其電源狀態(tài)聲音告警電路。所述USPS A和USPS B的“電源好”信號(hào)、正常輸出電壓(例+12VA，+12VB)分別交叉經(jīng)過(guò)USPS B和USPS A上的拔插式連接開(kāi)關(guān)，再接到兩只隔離二極管(D10，D12)。再共接一電阻而分別連接到一三極管(Q4)基極，組成電源狀態(tài)第一級(jí)監(jiān)測(cè)，另，所述USPSA和USPS B的正常輸出電壓(例+12A，+12B)分別經(jīng)兩只電平二極管(DZ1)(DZ2)連接到兩只串聯(lián)的三極管(Q2，Q3)的基極，而這兩只三極管(Q2，Q3)經(jīng)過(guò)一只電阻R7跨接于公共輸出的電壓+12V com，和地之間。
又，該所述三極管Q2的集電極和所述的R7的連接點(diǎn)P經(jīng)一個(gè)二極管D11連接到三極管Q1的基極，去驅(qū)動(dòng)Q1的集電極所帶的蜂鳴器。
其工作過(guò)程是
當(dāng)所述的USPS A和B均正常時(shí)，會(huì)由DZ1和DZ2均導(dǎo)通而使所述的串聯(lián)三極管Q2，Q3均導(dǎo)通，而使P點(diǎn)的電位為低，則蜂鳴器不會(huì)工作。當(dāng)所述USPS A和B，任一發(fā)生故障，則會(huì)令所述DZ1或DZ2任一截止，則三極管Q2，Q3任一截止，則所述P點(diǎn)不再被拉到低電平。蜂鳴器就開(kāi)始發(fā)聲。
此時(shí)，所述USPS A或B在本線路前端的檢測(cè)通道D10或D12的任一輸入端的電壓為低電平。由于USPS A和B在這里的輸入是經(jīng)過(guò)交叉經(jīng)由對(duì)方的開(kāi)關(guān)而連接到Q4的基極，此刻的Q4是由正常電壓輸出的那只USPS的信號(hào)使其截止的，而蜂鳴器持續(xù)發(fā)聲，只有當(dāng)使另一正常P/G信號(hào)斷開(kāi)而使Q4導(dǎo)通致使蜂鳴器停止發(fā)聲。
圖4B為其發(fā)光報(bào)警電路；所述USPS A的P/G信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻R10接到三極管Q6的基極，同時(shí)經(jīng)一電阻R9接到LED D4A，再接地。同時(shí)經(jīng)一電阻R18接到三極管Q5的發(fā)射極。所述USPS B的P/G信號(hào)經(jīng)過(guò)一電阻R13接到三極管Q6的發(fā)射極，同時(shí)又經(jīng)一電阻R14接到LED D2A接地。同時(shí)又經(jīng)另一電阻R15接三極管Q5的基極。
本電路的工作過(guò)程是當(dāng)所述USPS A和B都正常時(shí)，它們P/G信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻R9和R14使LEDD2A和D4A都顯示綠色表示兩個(gè)電源均正常。同時(shí)它們P/G信號(hào)的正常電平又令三極管Q5，Q6截止。設(shè)當(dāng)USPS A異常，使其輸出為低電平，則其所接的綠色LED，D4A因無(wú)電壓而熄滅，同時(shí)Q6因基極失去了原來(lái)從USPS A來(lái)的高電平，逐從截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閷?dǎo)通，致使紅色報(bào)警LED D4B發(fā)光。而另一對(duì)所述LED D2A和D2B則因USPS B的P/G信號(hào)正常電壓而繼續(xù)維持正常的顯示狀態(tài)。
同理，反之在USPS B異常而A正常時(shí)，則由另一對(duì)LED動(dòng)作，D2A熄滅，D2B發(fā)紅光報(bào)警。
圖4中，所述兩臺(tái)USPS電源的P/G輸出的信號(hào)，經(jīng)過(guò)隔離并聯(lián)后再輸出送到用電設(shè)備(如電腦)的P/G輸入口。其邏輯是或的關(guān)系，即只要所述USPS電源任一臺(tái)工作正常都會(huì)向負(fù)載設(shè)備送出P/G信號(hào)。
圖5A、5B為兩USPS電源的AC輸入狀態(tài)監(jiān)視和顯示電路；圖5A中，由所述USPS電源A的交流檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)一電阻R21接到三極管Q9的基極，該三極管Q9的集電極接到所述USPS A的一備用電壓源+5VSB；而Q9的發(fā)射極再接到一發(fā)光三極管LED D5A，再接地。同時(shí)，所述USPS A的交流檢測(cè)信號(hào)還經(jīng)過(guò)一電阻接到另一三極管Q10的基極，該三極管Q10的集電極則接到本裝置的公共輸出電壓(+12V)，其發(fā)射極則接到另一發(fā)光二極管LED D5B，再接地。
其工作過(guò)程是當(dāng)所述USPS A的AC輸入正常時(shí)，其輸出的AC檢測(cè)信號(hào)是高電平，在本線路中經(jīng)過(guò)R21使Q9導(dǎo)通致使LED D5A發(fā)綠光，以表示USPS的AC輸入正常。同時(shí)，此高電平經(jīng)過(guò)R23到Q10的基極而令Q10截止。
當(dāng)所述的USPS A的交流輸入不正常而其輸出的AC檢測(cè)信號(hào)為低電平，則三極管Q9截止，同時(shí)三極管Q10的基極進(jìn)入偏置而導(dǎo)通，致令其發(fā)射極接的LEDD5B導(dǎo)通而發(fā)紅光，表示本USPS的AC輸入不正常。
圖5B中，同理于圖5A，在所述的USPS B的AC輸入狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，本電路所帶的LED D6A和D6B將分別發(fā)綠光和紅光，以顯示AC正常與否。
圖5中，所述USPS電源A和B的交流檢測(cè)信號(hào)分別經(jīng)過(guò)一二極管(D30)和(D31)，然后并聯(lián)，輸出到RS232的接口電平邏輯轉(zhuǎn)換單元(302)，再送去軟件監(jiān)控中心。只要有一路AC是正常，系統(tǒng)都會(huì)正常工作；只有兩路AC都異常，軟件控制才會(huì)啟動(dòng)存盤，報(bào)警等應(yīng)急措施。
圖6A、6B為其電源監(jiān)控單元的AC掉電后關(guān)機(jī)電路圖。其作用是當(dāng)所述USPS A和B在其中一臺(tái)的AC輸入發(fā)生故障而另一臺(tái)AC正常時(shí)，為避免AC故障這一臺(tái)轉(zhuǎn)入后備支持狀態(tài)而耗電池時(shí)，所以必須將這臺(tái)USPS關(guān)閉。
圖6A說(shuō)明如下來(lái)自所述USPS的AC檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻R60接到一三極管Q20的基極。該Q20的集電極經(jīng)一R61接到另臺(tái)所述USPS B的AC檢測(cè)輸出。同時(shí)其集電極再連接到下一三極管Q15的基極。該Q15的集電極連接到USPS A的關(guān)機(jī)端。
其工作過(guò)程是當(dāng)所述USPS的AC檢測(cè)信號(hào)為正常時(shí)的高電平電壓時(shí)，此電壓經(jīng)R60，使三極管Q20導(dǎo)通，再使Q15的基極為低電平而截止，則Q15的集電極電平不發(fā)生變化，所述USPS A正常工作。當(dāng)所述USPS A的AC輸入異常(中斷或低于預(yù)定值)則其AC檢測(cè)信號(hào)輸出為低電平，但此時(shí)另一臺(tái)USPS B的AC檢測(cè)為高電平則三極管Q20將截止，而三極管Q15將會(huì)導(dǎo)通，以其集電極拉低，所述USPS A的關(guān)機(jī)端電壓為低，而使USPS A關(guān)機(jī)。
圖6B同理于圖6A。當(dāng)所述USPS B的AC輸入故障，而USPS正常時(shí)，經(jīng)過(guò)此關(guān)機(jī)邏輯將USPS B關(guān)閉。
圖6還包括一復(fù)合的關(guān)機(jī)邏輯電路。由RS232軟件接口來(lái)的關(guān)機(jī)指令信號(hào)和電池監(jiān)控單元來(lái)的“放電終止-關(guān)機(jī)”信號(hào)，在此組成“或”的關(guān)系，送去所述的兩臺(tái)電源關(guān)機(jī)。
圖7A為電池監(jiān)控單元(202)的電池狀態(tài)顯示電路圖。所述電池輸入端采樣信號(hào)經(jīng)過(guò)一電阻R35和R36分壓點(diǎn)接入IC 3(同相三端電壓比較器)的輸入端，IC3的輸出端經(jīng)一電阻R37接到一正常某一路公共電壓輸出端(例如+12V)，且IC3的公共端接地，同時(shí)其輸出端接到一三極管Q17的基極，該三極管Q17的集電極經(jīng)電阻R38連接到公共輸出電壓+12V，發(fā)射極接LED D2B；該集電極還連接到另一個(gè)三極管Q18的基極，三極管Q18的集電極經(jīng)過(guò)一電阻R39接到公共電壓+12V，其發(fā)射極則連接一發(fā)光二極管LED D2A。
其工作過(guò)程是，當(dāng)所述的電池輸入端的電壓正常時(shí)，R35、R36的分壓點(diǎn)電平高于設(shè)定值時(shí)，使IC3輸出呈高電平，致令Q17導(dǎo)通而使LED D2B發(fā)綠光，以顯示所述“電池電壓正常”。同時(shí)使Q18截止。
當(dāng)這電池輸入電壓因某種原因而下跌，直跌到預(yù)設(shè)的電平或以下時(shí)，R35、R36的分壓點(diǎn)電壓處于低電平，致使IC3輸出呈低電平而使Q17截止，則Q17所連接的“電池正常”LED D2B就不發(fā)光，同時(shí)Q17的集電極輸出一個(gè)高電平給Q18的基極，令Q18導(dǎo)通而使LED D2A發(fā)紅光，表示“電池低”。
同理，圖7 B的線路與工作邏輯完全相同于圖7A，只是其為所述電池的放電深度而設(shè)的門限，由R31和R30的分壓值來(lái)設(shè)定，當(dāng)電池的輸入電壓低于設(shè)定值時(shí)，該電路的Q12的集電極就輸出一高電平的關(guān)機(jī)信號(hào)，送去電源監(jiān)控單元(301)復(fù)合后去關(guān)閉所述的兩臺(tái)電源。
權(quán)利要求1.一種冗余的不間斷開(kāi)關(guān)電源裝置，其特征在于包括兩臺(tái)不間斷開(kāi)關(guān)電源USPS(101A、101B)，用于提供兩組主輸出電壓(102A、102B)；一輸出分配單元(501)，用于將輸入的所述兩組主輸出電壓(102A、102B)隔離、并聯(lián)、分路輸出給若干負(fù)載；一電源監(jiān)控單元(301)，它的兩輸入端分別接所述兩臺(tái)電源的監(jiān)控信號(hào)(103A、103B)，用于對(duì)所述兩臺(tái)電源的全自動(dòng)監(jiān)控，接收兩者發(fā)出的交流斷電或本身故障狀態(tài)信號(hào)，并通過(guò)接口電路(302)傳送到控制中心以及現(xiàn)場(chǎng)聲光提示單元(303)；以及，一電池監(jiān)控單元(202)，它一端接電池組(201)，并分別接所述兩臺(tái)電源的雙向電池線(104A、104B)，當(dāng)AC正常時(shí)，所述兩臺(tái)電源經(jīng)過(guò)電池監(jiān)控單元(202)共同對(duì)電池組(201)進(jìn)行保護(hù)性地充電。當(dāng)AC異?；驍嚯姇r(shí)，所述兩臺(tái)電源同時(shí)從電池組放電取得能量而對(duì)負(fù)載進(jìn)行持續(xù)供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述冗余的不間斷開(kāi)關(guān)電源裝置，其特征在于所述輸出分配單元(501)包括若干分配電路；每一個(gè)分配電路由兩個(gè)隔離二極管和至少一個(gè)過(guò)載保護(hù)裝置組成，兩個(gè)隔離二極管的負(fù)極相接，至少一個(gè)過(guò)載保護(hù)裝置接到兩個(gè)隔離二極管的負(fù)極構(gòu)成一路或至少兩個(gè)并聯(lián)的輸出支路；所有分配電路的一個(gè)所述輸出支路組合構(gòu)成一組輸出，共有一組或至少兩組輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述冗余的不間斷開(kāi)關(guān)電源裝置，其特征在于所述接口電路(302)是RS232、或USB接口、或者特定的接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述冗余的不間斷開(kāi)關(guān)電源裝置，其特征在于兩臺(tái)不間斷開(kāi)關(guān)電源的交流輸入電壓AC1和AC2可以是兩路不同相的單相電壓。
專利摘要一種冗余的不間斷開(kāi)關(guān)電源裝置，包括兩臺(tái)不間斷開(kāi)關(guān)電源；輸出分配單元，用于將輸入的兩組主輸出電壓隔離、并聯(lián)、分路輸出給若干負(fù)載；電源監(jiān)控單元，接兩電源的監(jiān)控信號(hào)，用于對(duì)兩電源監(jiān)控，接收交流斷電或本身故障狀態(tài)信號(hào)，與控制中心通信；及電池監(jiān)控單元，它接電池組，用來(lái)控制兩電源分別向電池組充電，斷電時(shí)兩電源同時(shí)從電池組放電取得能量而對(duì)負(fù)載進(jìn)行持續(xù)供電。當(dāng)兩者均正常時(shí)，兩者處于降額工作狀態(tài)，共同分擔(dān)負(fù)載所需能量。當(dāng)兩者之一交流斷電或本身故障時(shí)，由另一電源向負(fù)載輸出所需全部能量。其工作可靠，能源設(shè)備利用率高，節(jié)約能源；廣泛適用于需要冗余熱插拔方式供電的通訊、工業(yè)控制系統(tǒng)等使用。
文檔編號(hào)H02J7/34GK2569419SQ0227260
公開(kāi)日2003年8月27日 申請(qǐng)日期2002年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月15日
發(fā)明者冉茂鑫 申請(qǐng)人:冉茂鑫