专利名称：不断电电源供应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电源供应器，尤其涉及一种不断电电源供应器(Uninterruptible Power Supply, UPS)。
背景技术：
随着信息工业与高科技产业的快速发展，大部分的精密电子仪器与设备需要依赖 高品质的电源供应来维持正常的运行。在各种供电方式中，不断电电源供应器除了可以确 保电源不会断电外，还可以提供高品质电源，所以不断电电源供应器已经成为现今提供高 品质电源的一种最佳方案。 传统不断电电源供应器包含交流_直流转换电路、直流_交流转换电路以及总线
电容，其中，交流_直流转换电路的输出端连接于总线电容与直流_交流转换电路的输入
端，用以将交流输入电压转换为直流电压并且在直流总线(DC bus)产生总线电压，而连接
于直流总线的总线电容会滤除不必要的噪声使总线电压的电压值稳定且固定，直流-交流
转换电路再将稳定且固定的总线电压转换为输出交流电源提供给负载使用。 由上述可知，传统不断电电源供应器正常运行时，即使交流输入电压不是高品质
电源，交流-直流转换电路配合总线电容在直流总线也会产生稳定且固定的总线电压，因
此，不断电电源供应器提供给负载的输出交流电源不会随着交流输入电压的不稳定而变
化，因而可以持续提供稳定且高品质的输出交流电源给负载。 此外，使用交换式技术的交流-直流转换电路会根据总线电容的电压与额定电压 值之间的电压差，调整交流-直流转换电路输出的电能大小与内部开关电路运行的占空比 (Duty cycle)，使交流-直流转换电路的输出电压，即总线电容的电压可以固定维持在额定 电压值。 传统不断电电源供应器启动或开始运行时，由于总线电容的电压与存储的电能为 零，总线电容的电压与额定电压值之间的电压差最大，交流_直流转换电路会将内部开关 电路运行的占空比调整为最大，此时，交流_直流转换电路会产生很大的输出电流对总线 电容充电，因而使不断电电源供应器的输入侧产生很大的启动电流，而造成不断电电源供 应器有冲击电流(inrushcurrent)的情况发生。 为了防止启动电流过大而造成不断电电源供应器烧毁，传统不断电电源供应器会 在交流-直流转换电路输入侧串联连接负温度系数(negativetemperature coefficient, NTC)的热敏电阻(thermistor)，利用热敏电阻的特性在不断电电源供应器启动时，热敏电 阻会降低启动电流值。在一些实施例中，传统不断电电源供应器会在输入侧串联连接由硅 控整流器(Silicon-controlled rectifier, SCR)组成的相位调整电路，并配合相位控制电 路控制相位调整电路，使不断电电源供应器启动时，交流输入电压只有部份相位可以通过 相位调整电路传送到交流-直流转换电路，进而降低启动电流值。 然而，热敏电阻虽然可以降低启动电流，但也会消耗不必要的电能，使得不断电电 源供应器整体效率降低。再者，热敏电阻的电阻值需要依据总线电容的电容值适当的调整，但是，总线电容一般是使用电容值误差较大的电解质电容，总线电容标示的电容值与实际的电容值有很大的误差值，使得总线电容实际的电容值非对应于具有适当电阻值的热敏电阻，造成热敏电阻无法有效降低启动电流。 此外，相位调整电路只可以调整交流输入电压传送到交流_直流转换电路的相位，无法控制相位导通时输入的电流大小，在相位导通时的电流大小是随着交流输入电压的电压值变化，且硅控整流器组成的相位调整电路在硅控整流器导通后，无法通过相位控制电路使相位调整电路的硅控整流器截止，因此，启动电流无法准确地降低。而相位控制电路的电路复杂度高，使得相位控制电路的稳定性相对较低，进而造成不断电电源供应器整体稳定性较低。 因此，如何发展一种可改善上述公知技术缺陷的不断电电源供应器，实为相关技术领域者目前所迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种不断电电源供应器，在不断电电源供应器启动
时，利用直流-直流转换电路对总线电容充电，且动态调整直流-直流转换电路的输出电压的额定电压值，以降低直流-直流转换电路对总线电容充电的充电电流值与不断电电源供应器的输入电流的电流值，进而防止不断电电源供应器的启动电流过大，造成不断电电源供应器有冲击电流的情况发生。 本发明的另一目的在于提供一种不断电电源供应器，该不断电电源供应器在降低启动电流时，不会消耗不必要的电能，更不会因为总线电容标示的电容值与实际的电容值有很大的误差值，而无法有效降低启动电流。再者，本发明的不断电电源供应器不需要较复杂且稳定性相对较低的相位控制电路，因此可以较准确地降低启动电流外，还具有较高的稳定性。 为实现上述目的，本发明的一较广义实施形式为提供一种不断电电源供应器，至少包含一输入开关电路，接收一交流输入电压；一交流-直流转换电路，连接于该输入开关电路与一直流总线之间，用以将该交流输入电压转换为一总线电压；一总线电容，连接于该直流总线；一储能单元，选择性地连接于一储能单元连接端与一共接端之间，用以存储电能；一充电电路，连接于该输入开关电路与该储能单元连接端，用以对该储能单元充电；一直流_直流转换电路，连接于该储能单元连接端与该直流总线，用以转换直流电压电平；以及一系统控制电路，连接于该输入开关电路、该交流-直流转换电路、该充电电路与该直流-直流转换电路，用控制该不断电电源供应器运行，且在该不断电电源供应器启动时，该系统控制电路控制该交流_直流转换电路停止运行，使该直流_直流转换电路对该总线电容充电。 通过本发明的不断电电源供应器可以实现在不断电电源供应器启动时，利用直流_直流转换电路对总线电容充电，且动态调整直流_直流转换电路的输出电压的额定电压值，以降低直流-直流转换电路对总线电容充电的充电电流值与不断电电源供应器的输入电流的电流值，进而防止不断电电源供应器的启动电流过大，造成不断电电源供应器有冲击电流的情况发生。
图1为本发明较佳实施例的不断电电源供应器的电路方框示意图。
图2为图1所示的不断电电源供应器的局部电路的局部方框示意图。
图3A为图2所示结构的局部电路示意图。
图3B为本发明另一较佳实施例的参考电压产生电路的电路示意图。
图4为本发明另一较佳实施例的不断电电源供应器的电路方框示意图。
图5为图4所示结构的局部电路示意图。
图6为图4所示结构的另一变化例的电路方框示意图。
图7为图6所示结构的局部电路示意图。
图8为本发明的不断电电源寸共应器的电压时序图。图9为本发明另一较佳实施例的不断电电源供应器的局部电路局部方框示意图。
1 :不断电电源供应器10 :输入开关电路11 :交流-直流转换电路12 :储能单元12a :储能单元连接端13 :充电电路14:直流-直流转换电路14a :电源输入端14b :电源输出端141 :电源电路142 :反馈电路143 :参考电压产生电路1431 :降压电路1432 :电压延迟电路144 :电源控制电路15 :直流-交流转换电路16:选择电路16a:选择电路的第一输入端16b:选择电路的第二输入端17 :系统控制电路18:辅助电压产生电路19 :保护电路191 :比较器191a:比较器的第一输入端191b:比较器的第二输入端9 :负载Bl :直流总线Ll :第一电感Dl :第一二极管Dzl :第一齐纳二极管Dz2 :第二齐纳二极管Cbulk :总线电容Cl :第一电容C2 :第二电容Sl :第一开关元件Sla :第一开关元件的第一端Slb :第一开关元件的第二端Slc :第一开关元件的控制端Rl R8 :第一 第八电阻Ql :第一晶体管Kl :第一连接点Vin :交流输入电压V0Ut :交流输出电压VbllS :总线电压VI :第一交流电压Vb :储能单元连接端的电压Vccl :第一辅助电压Vrefl :第一参考电压Vref2 :第二参考电压Vfb :反馈电压Vcop :保护信号td :延迟时间tl t2 :时间
具体实施例方式
体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的形式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。 请参阅图1，其为本发明较佳实施例的不断电电源供应器的电路方框示意图。如图l所示，本发明的不断电电源供应器l可接收交流输入电压Vin，并产生稳定且不间断的交流输出电压V。ut以供电给负载9使用。此外，当交流输入电压Vin不稳定时，例如发生异常或中断时，本发明的不断电电源供应器l仍可产生稳定且不间断的交流输出电压V。ut以供电给负载9使用。本发明的不断电电源供应器1包含输入开关电路10、交流-直流转换电路11、总线电容Cb磁、储能单元12、充电电路13、直流-直流转换电路14、直流-交流转换电路15、选择电路16以及系统控制电路17，其中，输入开关电路10串联连接于交流-直流转换电路11的输入侧，且由系统控制电路17控制该输入开关电路10的导通或截止，通过输入开关电路10的导通或截止控制交流输入电压Vin是否经由输入开关电路IO传送到交流-直流转换电路ll。 交流-直流转换电路11的输入侧连接于输入开关电路10，而交流-直流转换电路11的输出侧则连接于直流总线B"用以将交流输入电压Vin转换为总线电压V^。总线电容Cbulk连接于直流总线B工与共接端COM之间，用以滤除不必要的噪声使总线电压Vbus的电压值稳定且固定。 储能单元12的正端选择性地连接于储能单元连接端12a，而储能单元12的负端连接于共接端COM，用以存储电能并在交流输入电压Vin中断或异常时提供电能给负载9使用。在一些实施例中，储能单元12可脱离地连接于储能单元连接端12a。充电电路13的输入端连接于输入开关电路10的输入端，充电电路13的输出端连接于储能单元连接端12a，用以接收交流输入电压Vin的电能并通过储能单元连接端12a对储能单元12充电。
直流-直流转换电路14的电源输入端14a连接于储能单元连接端12a，直流-直流转换电路14的电源输出端14b连接于直流总线Bp用以将储能单元连接端14a的电压大小转换为总线电压Vbus的电压大小，即转换直流电压电平。直流_交流转换电路15的输入端连接于直流总线Bp而直流-交流转换电路15的输出端连接于选择电路16的第一输入端16a，用以将直流的总线电压Vbus转换为第一交流电压V1Q 选择电路16的第一输入端16a、第二输入端16b以及输出端分别连接于直流_交流转换电路15的输出端、输入开关电路10的输入端以及负载9，且选择电路16的运行由系统控制电路17控制，用以选择性地将选择电路16的第一输入端16a或第二输入端16b的电源传送到负载9，或停止输出电源给负载9。系统控制电路17分别连接于输入开关电路10、交流-直流转换电路11、充电电路13、直流-直流转换电路14、直流-交流转换电路15以及选择电路16的各控制端，用以控制不断电电源供应器1的运行。 图2为图1所示的不断电电源供应器的局部电路局部方框示意图。如图1与图2所示，直流-直流转换电路14包含电源电路141、反馈电路142、参考电压产生电路143以及电源控制电路144，其中，除了电源电路141的输入端与输出端分别连接于直流-直流转换电路14的电源输入端14a与电源输出端14b夕卜，电源电路141的控制端还连接于电源控制电路144，且通过电源控制电路144控制电源电路141将储能单元连接端12a的电压Vb转换为与总线电压V^相同的电压大小。反馈电路142的输入端连接于电源电路141的输 出端，而反馈电路142的输出端连接于电源控制电路144的反馈端，用以依据总线电压Vbus 产生对应的反馈电压Vfb。 在本实施例中，参考电压产生电路143的输入端连接于直流_直流转换电路14的 电源输入端14a，而参考电压产生电路143的输出端连接于电源控制电路144，用以产生第 一参考电压Vrefl，且在不断电电源供应器1启动时，第一参考电压Vrefl的电压值会延迟达到 预定值，例如3伏特(V)，换言之，在不断电电源供应器1启动时，第一参考电压Vrefl的电压 值由零伏特上升达到预定值，例如3伏特，需要延迟时间td。 在本实施例中，参考电压产生电路143包含降压电路1431与电压延迟电路1432， 其中，降压电路1431的输入端连接于参考电压产生电路143的输入端，且参考电压产生电 路143的输入端通过直流-直流转换电路14的电源输入端14a连接于储能单元连接端12a， 使降压电路1431的输入端连接于直流-直流转换电路14的电源输入端14a，降压电路1431 的输出端连接于电源控制电路144与电压延迟电路1432，用以将储能单元连接端12a的电 压\降压并产生第一参考电压Vrefl。电压延迟电路1432连接于降压电路1431的输出端与 共接端COM之间，用以在不断电电源供应器1启动时，使第一参考电压Vrefl的电压值延迟达 到预定值，且由零伏特上升达到预定值需要延迟时间td。 在本实施例中，参考电压产生电路143的输入端连接于直流-直流转换电路14的 电源输入端14a，并利用直流-直流转换电路14的电源输入端14a的电压，即储能单元连 接端12a的电压\，产生第一参考电压1『在一些实施例中，参考电压产生电路143的输 入端还可以连接于其他不同处，以利用非储能单元连接端12a的电压\产生第一参考电压 Vr^，例如参考电压产生电路143的输入端可以连接于直流总线BJ未示出)，以利用总线电 压V^产生第一参考电压VMfl。 在本实施例中，电源控制电路144分别连接于系统控制电路17、反馈电路142、参 考电压产生电路143、电源电路141的第一开关元件S工以及第一电阻& (如图3A所示)，用 以根据第一参考电压Vrefl与反馈电压Vfb间的电压差控制电源电路141的第一开关元件S1 导通或截止，使直流-直流转换电路14的输出电压值与总线电压Vbus的电压值大小相同。
其中，反馈电压Vfb是根据直流_直流转换电路14的输出电压对应产生，若直 流-直流转换电路14的输出电压改变时，第一参考电压VMfl与反馈电压Vft间的电压差也 会改变，电源控制电路144会适时地调整第一开关元件S工的运行状况，例如适时地调整第 一开关元件Si以脉冲宽度变调(Pulse WidthModulation， P丽)方式运行的占空比(Duty cycle)，使直流-直流转换电路14的输出电压维持稳定。 此外，直流-直流转换电路14在运行时，电源控制电路144会调整第一开关元件 S工的运行状况，使第一参考电压VMfl与反馈电压Vft间的电压差为零伏特，也就是使第一参
考电压V^与反馈电压V^的电压值相等。另外，还因为反馈电压v^的电压值与直流-直
流转换电路14的输出电压值为固定比例关系，所以每一个反馈电压Vft的电压值会对应一 个直流_直流转换电路14的输出电压值。 利用此特性，设计者通过改变第一参考电压VMfl的电压值，可以改变直流_直流转 换电路14的额定输出电压值。举例而言，若第一参考电压Vrefl的电压值为3伏特会对应直 流_直流转换电路14的额定输出电压值为150伏特，且设计者设计参考电压产生电路143会产生例如3伏特的第一参考电压Vr^，直流-直流转换电路14在运行时，电源控制电路144会调整第一开关元件S工的运行状况，使反馈电压Vfb的电压值相对应为3伏特，同时会使与反馈电压Vfb为固定比例关系的直流-直流转换电路14的输出电压值为150伏特的额定输出电压值。当设计者将参考电压产生电路143产生的第一参考电压Vrefl设计为例如1伏特，直流_直流转换电路14在运行时，电源控制电路144会调整第一开关元件&的运行状况，使反馈电压V^的电压值相对应为l伏特，同时会使与反馈电压Vfb为固定比例关系的直流_直流转换电路14的输出电压值为例如50伏特的额定输出电压值。
图3A为图2所示结构的局部电路示意图。如图2与图3A所示，直流_直流转换电路14的电源电路141包含第一电感Lp第一二极管Dp第一电容Q、第一开关元件S工以及第一电阻Rp其中，第一电感1^的一端连接于第一二极管D工的阳极端与第一开关元件S工的第一端Sh，第一电感1^的另一端连接于直流-直流转换电路14的电源输入端14a，用以存储电能与提升电压。第一二极管D工的阳极端连接于第一电感1^的一端与第一开关元件S工的第一端S^，第一二极管D工的阴极端连接于直流_直流转换电路14的电源输出端14b与第一 电容Cl，用以限制电流方向。第一 电容d连接于直流-直流转换电路14的电源输出端14b与共接点COM之间，用以滤波。 第一开关元件S工的第一端Sla连接于第一电感的一端与第一二极管D工的阳极端，第一开关元件S工的控制端连接于电源控制电路144，第一开关元件&的第二端Slb连接于第一电阻Ri的一端，而第一电阻Ri的另一端与共接端COM连接，用以检测第一电感的充电电流。电源控制电路144会控制第一开关元件S工导通或截止，使第一 电感充电或放电，而将储能单元连接端12a的电压Vb转换为与总线电压V^相同的电压值。
在本实施例中，降压电路1431包含第二电阻!^、第三电阻1 3、第四电阻!^、第一晶体管(^以及第一齐纳二极管D^(Zener Diode)，其中，第二电阻R2的一端连接于第一连接点K"第二电阻I^的另一端连接于第三电阻1 3的一端、电源控制电路144与电压延迟电路1432，第三电阻R3的另一端连接于共接端C0M，第四电阻R4连接于第一晶体管的基极端(Base)与集电极端(Collector)之间，而第一晶体管Q工的发射极端(Emitter)连接于第一连接点Kp且第一晶体管的集电极端连接于参考电压产生电路143的输入端。第一齐纳二极管l连接于第一晶体管(^的基极端与共接端COM之间。第四电阻&、第一晶体管(^以及第一齐纳二极管Dzl所构成的电路会处理储能单元连接端12a的电压Vb而在第一连接点&产生固定且稳定的第一辅助电压V^，例如5伏特，再通过第二电阻R2与第三电阻R3分压产生第一参考电压VMfl。 在本实施例中，电压延迟电路1432包含第二电容C2与第五电阻R5，串联连接于降压电路1431的输出端与共接端COM之间，用以在不断电电源供应器1启动时使第一参考电压VMfl的电压值延迟达到预定值，举例而言，在不断电电源供应器1启动时，第一参考电压Vrefl的电压值由零伏特上升达到3伏特的预定值会延迟一段延迟时间td。
请参阅图3A与图3B，图3B为本发明另一较佳实施例的参考电压产生电路的电路示意图。在图3八所示的实施例中，延迟时间、是由第二电阻1 2、第五电阻1 5以及第二电容C2所造成，其中，第五电阻R5用以增加延迟时间td。因此，若第二电容C2与第二电阻R2所产生的延迟时间td已经足够，在一些实施例中，电压延迟电路1432可不包含第五电阻Rs，如图3B所示，电压延迟电路1432只由第二电容C2组成，且该第二电容C2连接于降压电路1431的输出端与共接端C0M之间。 图4为本发明另一较佳实施例的不断电电源供应器的电路方框示意图。如图4所 示，在此实施例中，不断电电源供应器1的主要结构与图2所示结构相似，在此不再赘述，图 4所示的不断电电源供应器1还包含辅助电压产生电路18，且参考电压产生电路143的输 入端连接于辅助电压产生电路18的输出端，使参考电压产生电路143利用辅助电压产生电 路18输出的第一辅助电压VMl产生第一参考电压VMfl。 在本实施例中，辅助电压产生电路18除了连接于参考电压产生电路143与储能单 元连接端12a之间夕卜，辅助电压产生电路18的输出端还可以连接于系统控制电路17的电 源端以及直流_直流转换电路14的电源控制电路144的电源端(未示出)，用以利用储能 单元连接端12a的电压Vb产生第一辅助电压Vral，而第一辅助电压VMl除了提供给直流_直 流转换电路14的参考电压产生电路143使用外，还可以提供给系统控制电路17与直流-直 流转换电路14的电源控制电路144(未示出)使用。 此外，在图2所示实施例中，参考电压产生电路143是直接使用储能单元连接端 12a的电压Vb产生第一参考电压VMfl，在图4所示实施例中，参考电压产生电路143虽利用 第一辅助电压Vral产生第一参考电压Vr^，但辅助电压产生电路18是利用储能单元连接端 12a的电压Vb产生第一辅助电压Vral，因此，参考电压产生电路143是间接使用储能单元连 接端12a的电压Vb产生第一参考电压VMfl。 图5为图4所示结构的局部电路示意图。如图4与图5所示，在此实施例中，直 流-直流转换电路14的主要结构相似于图3A所示结构，且运行方式相似，在此不再赘述。 图5所示的直流-直流转换电路14的参考电压产生电路143的输入端连接于辅助电压产 生电路18的输出端，使参考电压产生电路143的降压电路1431连接于辅助电压产生电路 18的输出端，因此降压电路1431只包含串联连接的第二电阻1 2与第三电阻1 3，其中，第二 电阻R2的一端连接于辅助电压产生电路18的输出端，即第一连接点K"第二电阻R2的另 一端连接于电源控制电路144与电压延迟电路1432。第三电阻R3的一端连接于第二电阻 R2的另一端、电源控制电路144与电压延迟电路1432，第三电阻Rs的另一端连接于共接端 C0M。辅助电压产生电路18的输出端连接于第一连接点&，通过辅助电压产生电路18处理 储能单元连接端12a的电压Vb，而在第一连接点I^产生固定且稳定的第一辅助电压V^，例 如5伏特，同样地，再由第二电阻R2与第三电阻R3分压产生第一参考电压Vrefl，且在不断电 电源供应器1启动时，电压延迟电路1432 —样会使第一参考电压Vrefl的电压值延迟达到预 定值。 图6为图4所示结构的另一变化例的电路方框示意图。如图6所示，在此实施例 中，图6所示的主要结构与图4所示结构相似，在此不再赘述，图6所示的不断电电源供应 器1还包含保护电路19，连接于辅助电压产生电路18与直流-直流转换电路14的电源控 制电路144之间，用以根据第一辅助电压VMl的电压值产生保护信号V。。p，使直流-直流转 换电路14停止输出电能，以防止因为由储能单元连接端12a流入直流-直流转换电路14 的电能过大，使充电电路13烧毁或第一辅助电压VMl过低，而造成不断电电源供应器1无 法运行或不正常运行的情况发生。 图7为图6所示结构的局部电路示意图。如图7所示，在此实施例中，图7所示的 主要结构与图5所示结构相似，在此不再赘述。图7所示的不断电电源供应器1还包含保
11护电路19，其中保护电路19包含比较器191、第六电阻Re、第七电阻Rp第八电阻R8以及第 二齐纳二极管D"。第六电阻Re的一端连接于辅助电压产生电路18的输出端，第六电阻Re 的另一端连接于比较器191的第二输入端191b，第七电阻R7连接于比较器191的第二输入 端191b与共接端C0M之间，第八电阻R8的一端连接于辅助电压产生电路18的输出端，第八 电阻Rs的另一端连接于比较器191的第一输入端191a，第二齐纳二极管D"连接于比较器 191的第一输入端191a与共接端C0M之间，比较器191的输出端连接于直流_直流转换电 路14的电源控制电路144，用以比较该比较器191的第一输入端191a与第二输入端191b 的电压而产生保护信号V。。p。 第二齐纳二极管Dz2会在比较器191的第一输入端191a产生第二参考电压VMf2， 而比较器191的第二输入端191b的电压是由第六电阻1 6与第七电阻1 7构成的分压电路将 第一辅助电压Vral分压产生。在不断电电源供应器1启动时，由储能单元连接端12a流入 直流-直流转换电路14输入端的电能若过大，会导致储能单元连接端12a的电压Vb的电 压值下降，同时使第一辅助电压V。el与比较器191的第二输入端191b的电压值下降。
当储能单元连接端12a的电压Vb与第一辅助电压VMl的电压值过低，例如储能单 元连接端12a的电压Vb与第一辅助电压Vral的电压值低于额定值，会使比较器191的第二 输入端191b的电压值小于比较器191的第一输入端191a的第二参考电压VMf2的电压值， 同时保护信号V。。p会由表示致能(enable)的低电位信号变为表示禁能(disable)的高电 位信号，传送到直流-直流转换电路14的电源控制电路144，使直流-直流转换电路14停 止运行。 图8为本发明的不断电电源供应器的电压时序图。如图2 图8所示，在时间^ 以前，不断电电源供应器1未启动，总线电压Vbus与第一参考电压VMfl为零伏特。
在时间t"不断电电源供应器1启动，系统控制电路17会控制输入开关电路10关 闭、充电电路13与直流-直流转换电路14开始运行，第一参考电压VMfl的电压值由零伏特 开始上升，同时直流_直流转换电路14会对总线电容Cbulk开始充电。此时，虽然总线电压 Vbus为零，由于第一参考电压VMfl也为零伏特，所以反馈电压Vfb与第一参考电压VMfl间的 电压差也是零伏特，直流-直流转换电路14的电源控制电路144不会控制电源电路141的 第一开关元件S工在高的占空比运行，因此，直流-直流转换电路14对总线电容Cbulk充电的 电流值不会过大，相对使不断电电源供应器1的输入电流不会过大。 在时间^与时间t2之间，系统控制电路17会持续控制输入开关电路10关闭、充 电电路13与直流_直流转换电路14运行，且直流-直流转换电路14持续对总线电容Cbulk 充电，由于第一参考电压V^的电压值会持续上升，总线电压V^也会持续上升，所以反馈 电压Vfb与第一参考电压VMfl间的电压差不会过大，直流_直流转换电路14的电源控制电 路144不会控制电源电路141的第一开关元件S工在高的占空比运行，因此，直流_直流转 换电路14对总线电容Cbulk充电的电流值同样不会过大，相对不断电电源供应器1的输入电 流也不会过大。 在时间t2以后，总线电压Vbus与第一参考电压Vrefl的电压值已经到达额定值，系 统控制电路17会控制输入开关电路10导通、交流-直流转换电路11运行、充电电路13依 据储能单元12的蓄电量对储能单元12充电、直流-直流转换电路14停止运行、直流_交 流转换电路15运行且选择电路16将第一交流电压K传送至负载9。
时间t2以后，不断电电源供应器1启动完成，不断电电源供应器1通过系统控制 电路17可以调整不断电电源供应器1的运行模式，例如交流输入电压Vin经由选择电路16 直接供电给负载9的市电供电模式(直接供电模式)，或是利用储能单元12的电能经由直 流_直流转换电路14、直流-交流转换电路15与选择电路16供电给负载9的备用电源供 电模式(back-upmode)。 图9为本发明另一较佳实施例的不断电电源供应器的局部电路局部方框示意图。 图9所示结构不同于图1所示结构之处在于，不断电电源供应器1不包含直流_交流转换 电路15与选择电路16，负载9直接连接于直流总线B"且不断电电源供应器1直接利用总 线电压Vbus提供电能给负载9使用。在本实施例中，负载9是使用直流电压，在一些实施例 中，负载9是使用交流电压，因此，不同于图9的不断电电源供应器l，在直流总线B工与负载 9之间还会包含一直流_交流转换电路(未附图)，用以将总线电压Vbus转换而产生第一交 流电压再提供给负载9使用。 综上所述，本发明的不断电电源供应器l在启动时，不使用无法控制充电电流的 交流_直流转换电路11对总线电容Cbulk充电，而是利用直流_直流转换电路14对总线电容 Cbulk充电，还动态地调整直流_直流转换电路14的输出电压的额定电压值，以降低直流_直 流转换电路14对总线电容C^k充电的充电电流值与不断电电源供应器1的输入电流的电 流值，进而防止如传统不断电电源供应器的启动电流过大，造成不断电电源供应器有冲击 电流的情况发生。此外，本发明的不断电电源供应器l在降低启动电流时，不会消耗不必要 的电能，更不会因为总线电容标示的电容值与实际的电容值有很大的误差值，而无法有效 降低启动电流。再者，本发明的不断电电源供应器1不需要较复杂且稳定性相对较低的相 位控制电路，因此，本发明的不断电电源供应器1可以较准确地降低启动电流外，还具有较 高的稳定性。 本发明得由本领域普通技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱随附权利要求 的保护范围。
1权利要求
一种不断电电源供应器，至少包含一输入开关电路，接收一交流输入电压；一交流-直流转换电路，连接于该输入开关电路与一直流总线之间，用以将该交流输入电压转换为一总线电压；一总线电容，连接于该直流总线；一储能单元，选择性地连接于一储能单元连接端与一共接端之间，用以存储电能；一充电电路，连接于该输入开关电路与该储能单元连接端，用以对该储能单元充电；一直流-直流转换电路，连接于该储能单元连接端与该直流总线，用以转换直流电压电平；以及一系统控制电路，连接于该输入开关电路、该交流-直流转换电路、该充电电路与该直流-直流转换电路，用控制该不断电电源供应器运行，且在该不断电电源供应器启动时，该系统控制电路控制该交流-直流转换电路停止运行，使该直流-直流转换电路对该总线电容充电。
2. 如权利要求1所述的不断电电源供应器，其中该直流-直流转换电路在该不断电电源供应器启动时，动态地调整该直流_直流转换电路的输出电压的额定电压值。
3. 如权利要求l所述的不断电电源供应器，还包含一直流-交流转换电路，连接于该直流总线与一负载之间，用以将该总线电压转换而产生一第一交流电压。
4. 如权利要求3所述的不断电电源供应器，还包含一选择电路，连接于该直流_交流转换电路、该输入开关电路与该负载之间，且该选择电路的第一输入端、第二输入端、输出端以及控制端分别连接于该直流_交流转换电路的输出端、该输入开关电路的输入端、该负载以及该系统控制电路，用以选择供电路径。
5. 如权利要求1所述的不断电电源供应器，其中该直流-直流转换电路包含一电源电路，连接于该储能单元连接端与该直流总线之间，用以将该储能单元连接端的电压转换为与该总线电压相同的电压值；一反馈电路，连接于该电源电路的输出端，用以依据该总线电压对应产生一反馈电压；一参考电压产生电路，用以产生一第一参考电压，且在该不断电电源供应器启动时，该第一参考电压的电压值延迟一延迟时间达到一预定值；以及一电源控制电路，连接于该电源电路、该反馈电路与该参考电压产生电路，用以根据该第一参考电压与该反馈电压控制该电源电路的运行。
6. 如权利要求5所述的不断电电源供应器，其中该直流-直流转换电路在该不断电电源供应器启动时，通过该第一参考电压的电压值延迟该延迟时间达到该预定值，使该直流_直流转换电路的输出电压的额定电压值动态地调整。
7. 如权利要求5所述的不断电电源供应器，其中该电源电路包含一第一 电感，该第一 电感的一端连接于该直流_直流转换电路的电源输入端，用以存储电能与提升电压；一第一二极管，该第一二极管的阳极端连接于该第一电感的一端，该第一二极管的阴极端连接于该直流_直流转换电路的电源输出端，用以限制电流方向；一第一电容，连接于该直流-直流转换电路的该电源输出端与该共接端之间，用以滤波；一第一开关元件，该第一开关元件的第一端连接于该第一电感与该第一二极管的阳极 端，该第一开关元件的控制端连接于该电源控制电路；以及一第一电阻，该第一电阻的一端连接于该第一开关元件的第二端，而该第一电阻的另 一端与该共接端连接，用以检测该第一电感的充电电流；其中，该电源控制电路根据该第一参考电压与该反馈电压控制该第一开关元件导通或 截止，使该第一电感充电或放电，将该储能单元连接端的电压转换为与该总线电压相同的 电压值。
8. 如权利要求5所述的不断电电源供应器，其中该参考电压产生电路包含 一降压电路，连接于该参考电压产生电路的输入端与该电源控制电路，用以产生该第一参考电压；以及一电压延迟电路，连接于该降压电路的输出端与该共接端之间，用以在该不断电电源 供应器启动时，使该第一参考电压的电压值延迟该延迟时间达到该预定值。
9. 如权利要求8所述的不断电电源供应器，其中该电压延迟电路包含一第二电容，连 接于该降压电路的输出端与该共接端之间。
10. 如权利要求9所述的不断电电源供应器，其中该电压延迟电路还包含一第五电阻， 与该第二电容串联连接，用以增加该延迟时间。
11. 如权利要求8所述的不断电电源供应器，其中该参考电压产生电路的输入端连接 于该储能单元连接端，且该参考电压产生电路的输出端连接于该电源控制电路，用以利用 该储能单元连接端的电压产生该第一参考电压。
12. 如权利要求11所述的不断电电源供应器，其中该降压电路包含 一第二电阻，该第二电阻的一端连接于一第一连接点，该第二电阻的另一端连接于该电源控制电路与该电压延迟电路；一第三电阻，该第三电阻的一端连接于该第二电阻的另一端、该电源控制电路与该电压延迟电路，该第三电阻的另一端连接于该共接端；一第一晶体管，该第一晶体管的发射极端连接于该第一连接点； 一第四电阻，连接于该第一晶体管的基极端与集电极端之间；以及 一第一齐纳二极管，连接于该第一晶体管的该基极端与该共接端之间； 其中，该第四电阻、该第一晶体管与该第一齐纳二极管所构成的电路处理该储能单元连接端的电压，且在该第一连接点产生一第一辅助电压，再通过该第二电阻与该第三电阻分压产生该第一参考电压。
13. 如权利要求8所述的不断电电源供应器，还包含一辅助电压产生电路，连接于该参 考电压产生电路与该储能单元连接端之间，用以产生一第一辅助电压。
14. 如权利要求13所述的不断电电源供应器，其中该参考电压产生电路的输入端连接 于该辅助电压产生电路，且该参考电压产生电路的输出端连接于该电源控制电路，用以利 用该第一辅助电压产生该第一参考电压。
15. 如权利要求14所述的不断电电源供应器，其中该降压电路包含 一第二电阻，该第二电阻的一端连接于该辅助电压产生电路的输出端，该第二电阻的另一端连接于该电源控制电路与该电压延迟电路；以及一第三电阻，该第三电阻的一端连接于该第二电阻的另一端、该电源控制电路与该电压延迟电路，该第三电阻的另一端连接于该共接端，且通过该第二电阻与该第三电阻将该第一辅助电压分压产生该第一参考电压。
16. 如权利要求13所述的不断电电源供应器，还包含一保护电路，连接于该辅助电压产生电路与该直流_直流转换电路的该电源控制电路之间，用以根据该第一辅助电压的电压值产生一保护信号，使该直流_直流转换电路停止输出电能。
17. 如权利要求16所述的不断电电源供应器，其中当该第一辅助电压的电压值低于一额定值时，该保护电路产生禁能的该保护信号，传送到该直流-直流转换电路的该电源控制电路，使该直流_直流转换电路停止运行。
18. 如权利要求16所述的不断电电源供应器，其中该保护信号为低电位信号代表致能，以及该保护信号为高电位信号代表禁能。
19. 如权利要求16所述的不断电电源供应器，其中该保护电路包含一比较器，该比较器的输出端连接于该直流-直流转换电路的该电源控制电路，用以比较该比较器的第一输入端与第二输入端的电压而产生该保护信号；一第六电阻，该第六电阻的一端连接于该辅助电压产生电路的输出端，该第六电阻的另一端连接于该比较器的第二输入端；一第七电阻，连接于该比较器的第二输入端与该共接端之间；一第八电阻，该第八电阻的一端连接于该辅助电压产生电路的输出端，该第八电阻的另一端连接于该比较器的第一输入端；以及一第二齐纳二极管，连接于该比较器的第一输入端与该共接端之间；其中，该第二齐纳二极管使该比较器的第一输入端产生一第二参考电压，而该比较器的第二输入端的电压是由该第六电阻与该第七电阻构成的分压电路将该第一辅助电压分压产生。
20. 如权利要求19所述的不断电电源供应器，其中该比较器的第二输入端的电压值小于该比较器的第一输入端的电压值时，该比较器产生代表禁能的该保护信号。
全文摘要
本发明涉及一种不断电电源供应器，包含输入开关电路；交流-直流转换电路，连接于输入开关电路与直流总线之间；总线电容，连接于直流总线；储能单元，选择性地连接于储能单元连接端与共接端之间；充电电路，连接于输入开关电路与储能单元连接端；直流-直流转换电路，连接于储能单元连接端与直流总线；以及系统控制电路，连接于输入开关电路、交流-直流转换电路、充电电路与直流-直流转换电路，以控制运行，且在不断电电源供应器启动时，系统控制电路控制交流-直流转换电路停止运行，使直流-直流转换电路对总线电容充电。根据本发明可以防止不断电电源供应器的启动电流过大，造成不断电电源供应器有冲击电流的情况发生。
文档编号H02J7/00GK101752880SQ20081018171
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月4日 优先权日2008年12月4日
发明者赖渊芳 申请人:台达电子工业股份有限公司