延时供电电源及自助设备的制作方法

本发明涉及延时供电电源及自助设备，尤其涉及能够为停电后处理提供电力的延时供电电源、以及具备该延时供电电源的自助设备。

背景技术：

电源作为向电子设备或电气设备等用电设备提供电力的装置，广泛使用于各行各业中的各种用电设备。例如，电源将外部输入的电力转换为适于用电设备使用的电力，向用电设备提供以供其正常运转。

在外部输入的电力中断、例如发生了停电的情况下，用电设备为了应对该停电，其一部分单元需要执行停电后处理。为了向这部分单元提供用于执行停电后处理的电力，需要实现延时供电。

目前，为了实现延迟供电，采用额外安装大容量的电容并通过该电容来提供延迟供电的方式。然而，大容量的电容成本很高，造成了用电设备的成本上升。而且，还可能造成用电设备的能耗增加。

作为用电设备的一例，在银行等金融机构中，为了减轻管机员等工作人员的负担，并使用户的存款处理或取款处理等业务自动化来提升对用户的服务，大量地使用自动交易装置等自助设备。另外，供用户自助进行规定业务(例如交电费等业务)的各种自助设备也被广泛利用。

在这些自助设备中，一般设有读卡器，以供用户使用银行卡进行交易或办理业务。读卡器为了将用户从进出卡口插入的卡返还给用户，设有能够将卡输送至进出卡口的退卡单元。在用户插卡进行交易中遇到停电的情况下，自助设备需要确保将银行卡输送至进出卡口以便返还给用户。

目前，自助设备为了确保在交易中遇到停电时将卡排出，如上所述在读卡器上额外安装大容量的电容给读卡器供电。这造成了自助设备的成本上升和能耗增加。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中的上述技术问题中的至少一个，采用以下技术方案。

本发明提供一种延时供电电源，具有交流-直流转换器、功率因数校正电路和lcc谐振电路，所述交流-直流转换器将从所述延时供电电源的外部输入的交流电转换为直流电，并输出至所述功率因数校正电路，所述功率因数校正电路连接于所述交流-直流转换器的输出侧，用于提高功率因数，所述lcc谐振电路连接于所述功率因数校正电路的输出侧，将输入的直流电从高电压转换为低电压，并作为所述延时供电电源的普通供电输出，所述延时供电电源的特征在于，还具有：反激电路，与位于所述延时供电电源的内部的电容连接，在从所述延时供电电源的外部向所述交流-直流转换器输入的交流电停止时，将所述电容中蓄积的电力从高电压转换为低电压，并作为所述延时供电电源在停电时的延时供电输出。

根据本发明的延时供电电源，不需要在电源的外部额外设置大容量的延时供电用电容，就能够在停电时向用电设备提供用于停电后处理的延时供电，降低了成本并且减少了能耗。

本发明的延时供电电源也可以是，所述电容是所述功率因数校正电路所具备的电容。

由此，通过使用功率因数校正电路原本就具备的电容，不需要在电源的内部额外设置电容，进一步降低了成本并且减少了能耗。

本发明的延时供电电源也可以是，所述电容的电容值为2e/(uh²-ul²)以上，其中e为延时供电所需的电能，uh为停电时所述电容的初始电压，ul为所述电容用于停电后处理所需的最低电压。

因此，现有的功率因数校正电路所具备的电容一般就能够提供用于停电后处理的延时供电，不需要对现有的功率因数校正电路所具备的电容进行改变。

本发明的延时供电电源也可以还具有：开关，设置在所述功率因数校正电路与所述lcc谐振电路之间，在从所述延时供电电源的外部向所述交流-直流转换器输入交流电时接通，在从所述延时供电电源的外部向所述交 流-直流转换器输入的交流电停止时断开。

由此，在停电时，能够使功率因数校正电路的电容中积蓄的电能优先通过反激电路作为延时供电输出。

本发明的延时供电电源也可以是，所述电容是在所述延时供电电源的内部追加的电容，该电容的一端接地，所述延时供电电源还具有二极管，该二极管的正极连接于所述功率因数校正电路的输出侧，负极连接于所述电容的另一端，所述反激电路连接于所述二极管与所述电容的接点。

由此，通过追加二极管和电容，能够不受停电后一定时间内进行切断的影响，延长延时供电时间。特别是在用电单元的负载小的情况下，能够大为延长延时供电时间。

本发明的延时供电电源也可以是，所述反激电路将所述追加的电容中蓄积的电力以及所述功率因数校正电路所具备的电容中蓄积的电力，作为所述延时供电电源在停电时的延时供电输出。

由此，能够更加充分地利用电源内部的电容中积蓄的电能。

本发明的延时供电电源也可以是，所述追加的电容的电容值大致等于2e/(uh²-ul²)，其中e为延时供电所需的电能，uh为停电时所述追加的电容的初始电压，ul为所述追加的电容用于停电后处理所需的最低电压。

由此，通过使用成本低廉的小容量电容，降低了电源的成本。

本发明还提供一种自助设备，供用户进行自助操作，其特征在于，所述自助设备具有上述任一项的延时供电电源，以提供停电时的延时供电。

根据本发明的自助设备，能够在停电时确保用于停电后处理的延时供电。

本发明的自助设备也可以还具有：进出卡口，供用户插入卡；以及读卡器，设置在所述进出卡口的内侧，能够读取所述卡上记录的信息；所述延时供电电源向所述读卡器提供停电时的延时供电，所述读卡器利用该延时供电将所述卡输送至所述进出卡口。

由此，自助设备无需在读卡器上额外安装大容量的电容，就能够在停电时向读卡器提供用于退卡处理等停电后处理的延时供电，降低了成本并且减少了能耗。

附图说明

图1是表示现有技术中的延时供电的电路图。

图2是表示第一实施方式的延时供电电源的电路图。

图3是表示现有技术中在用电单元满负载的情况下外部输入停止时的电源供电的时序图。

图4是表示第一实施方式中在用电单元满负载的情况下外部输入停止时的电源供电的时序图。

图5是表示现有技术中在用电单元非满负载的情况下外部输入停止时的电源供电的时序图。

图6是表示第一实施方式中在用电单元非满负载的情况下外部输入停止时的电源供电的时序图。

图7是表示第二实施方式的延时供电电源的电路图。

图8是表示第二实施方式中在用电单元满负载的情况下外部输入停止时的电源供电的时序图。

图9是表示第二实施方式中在用电单元非满负载的情况下外部输入停止时的电源供电的时序图。

图10是第三实施方式的自助设备的外观示意图。

图11是本实施方式的自助设备的内部结构示意图。

附图标记说明：

100、110电源；101交流-直流转换器(ac-dc转换器)；102功率因数校正电路(pfc电路)；103lcc谐振电路；104反激电路(flyback电路)；105开关；c1电容；d1二极管；c2电容；200用电单元；201通常输入电路；202备用输入电路；1自助设备；2操作面板；3操作按键；4密码输入部；5管机员操作面板；6进出卡口；7存取款口；8凭条出口；9纸币处理机构；10控制部；210读卡器。

具体实施方式

以下结合附图及实施方式对本发明进行更详细的说明。此外，在附图中给同一或者相应部分附以同一附图标记，省略重复的说明。

(第一实施方式)

以下结合附图说明本实施方式的延时供电电源。为了易于理解，首先说明现有技术中实现延时供电的方式。图1是表示现有技术中的延时供电的电路图。如图1所示，在电源中，交流-直流转换器(ac-dc转换器)将外部的交流电转换为直流电，功率因数校正电路(pfc电路)提高功率因数，lcc谐振电路进行整流、变压后向用电单元输出。用电单元将电源提供的输出电力从通常输入电路输入，在通常状态下提供用电单元运转所需要的电力。另外，为了在停电时向用电单元提供其停电后处理所需要的电力，额外设置了延时供电用电容。为了能够提供停电后处理所需要的充足电力，该延时供电用电容需要使用大容量的电容，例如为56000μf。因此，该额外设置的大容量的延时供电用电容不仅成本很高，而且还可能造成能耗增加。

如图1所示，在现有技术的电源内部，功率因数校正电路(pfc)设有电解电容c1。本实施方式利用该电源内部的功率因数校正电路上电容所存储的电能，通过设置转换电路将其提供给用电单元使用，实现停电时的延时供电，从而能够削减现有技术中的大容量的延时供电用电容。

图2是表示第一实施方式的延时供电电源的电路图。如图2所示，本实施方式的电源100具有交流-直流转换器(ac-dc转换器)101、功率因数校正电路(pfc电路)102、lcc谐振电路103和反激电路(flyback电路)104。

交流-直流转换器101将从外部输入的交流电转换为直流电，并输出至功率因数校正电路102。在此，交流-直流转换器101可以利用现有技术中的各种交流-直流转换器(ac-dc转换器)。

功率因数校正电路102连接于交流-直流转换器101的输出侧，用于提高功率因数。其中，功率因数表示设备对电能的利用效率。功率因数校正电路102可以利用现有技术中的各种功率因数校正电路(pfc电路)。在图2中，单独示出了功率因数校正电路102所具备的电容c1。该电容c1例如为电解电容，设置于现有技术的功率因数校正电路(pfc电路)中，其一端接地。

lcc谐振电路103连接于功率因数校正电路102的输出侧，将输入的 直流电从高电压转换为低电压，并作为电源100的普通供电输出。另外，lcc谐振电路103也可以进行整流。

反激电路104也连接于功率因数校正电路102的输出侧，即与电容c1连接，在从外部向交流-直流转换器101输入的交流电停止时，将功率因数校正电路102的电容c1中蓄积的电力从高电压转换为低电压，并作为电源100在停电时的延时供电输出。

如图2所示，电源100的lcc谐振电路103连接于用电单元200的通常输入电路201，在非停电的通常状态下向用电单元200供电。电源100的反激电路104连接于用电单元200的备用输入电路202，在停电状态下向用电单元200提供延时供电。由此，不需要在电源的外部额外设置大容量的延时供电用电容，就能够在停电时向用电设备提供用于停电后处理的延时供电，降低了成本并且减少了能耗。特别是，通过使用功率因数校正电路102原本就具备的电容c1，也不需要在电源的内部额外设置电容，进一步降低了成本并且减少了能耗。

另外，电源100还可以在功率因数校正电路102与lcc谐振电路之间设置开关105。从外部向交流-直流转换器101输入交流电时开关105接通，从外部向交流-直流转换器101输入的交流电停止时开关105断开。由此，在停电时，能够使功率因数校正电路102的电容c1中积蓄的电能优先通过反激电路104作为延时供电输出。

关于利用功率因数校正电路102的电容c1能否提供符合需要的延时供电，本申请的发明人通过理论和实验分别进行了如下分析验证。

首先，通过在理论上比较现有技术与本实施方式，分析利用功率因数校正电路102的电容c1能否提供符合需要的延时供电。

在现有技术中额外设置大容量的延时供电用电容的情况下，根据电容能量公式，延时供电用电容在停电后能够提供的电能e为1/2×ce-cap(u0²-u1²)。其中，ce-cap作为延时供电用电容的电容值设为56000μf，u0作为延时供电用电容在停电后的初始电压设为24v，u1作为延时供电用电容用于停电后处理所需的最低电压设为18v。

在本实施方式中利用功率因数校正电路102的电容c1的情况下，根据电容能量公式，电容c1在停电后能够提供的电能为1/2×c1(uh²-ul²)。其 中，c1是电容c1的电容值，uh作为电容c1在停电后的初始电压设为390v，ul作为电容c1用于停电后处理所需的最低电压设为192v。

说明如上设定uh和ul的理由。电源100的内部电压(即pfc电压)是lcc谐振电路103降压前的电压，一般为400v。基于该电压将电容c1在停电后的初始电压uh设为390v，以留有一定的富余。另外，电容c1用于停电后处理所需的最低电压ul取决于反激电路104的降压比，在此设为192v。

在本实施方式提供与现有技术相等的延时供电能量的情况下，电容c1在停电后能够提供的电能1/2×c1(uh²-ul²)等于延时供电用电容在停电后能够提供的电能e即1/2×ce-cap(u0²-u1²)。由此，能够确定此时c1为2e/(uh²-ul²)＝122μf。即，在电容c1为2e/(uh²-ul²)即122μf以上的情况下，本实施方式就能够提供与现有技术相等的延时供电能量。在通常的功率因数校正电路(pfc电路)中，电解电容c1一般都大于122μf，因此本实施方式的电源100在理论上能够提供符合需要的延时供电。

接着，通过实验比较现有技术与本实施方式，分析利用功率因数校正电路102的电容c1能否提供符合需要的延时供电。

图3是表示现有技术中在用电单元满负载的情况下外部输入停止时的电源供电的时序图。图3示出了用电单元的负载为100％的例子，在现有技术中额外设置大容量的延时供电用电容的情况下，在外部输入发生20ms的瞬停时，电源向用电单元的供电不间断，在外部输入停止的情况下，电源向用电单元的延时供电为20ms以上。

图4是表示第一实施方式中在用电单元满负载的情况下外部输入停止时的电源供电的时序图。图4示出了用电单元200的负载为100％的例子，在本实施方式中利用功率因数校正电路102的电容c1的情况下，在外部输入发生20ms的瞬停时，电源100向用电单元200的供电不间断，在外部输入停止的情况下，电源100向用电单元200的延时供电为20ms以上。根据实验结果，即使是在满负载的情况下，本实施方式的电源100也能够提供符合需要的延时供电。

(第二实施方式)

本实施方式对第一实施方式的电源100进行了进一步的改进。关于与第一实施方式相同或类似的内容，在本实施方式中省略说明。

如上所述，在用电单元200满负载的情况下，第一实施方式的电源100在外部输入停止后能够提供与现有技术相似的供电延迟时间。以下，本申请的发明人为了进一步提高本发明的电源的性能，对用电单元200非满负载的情况进行研究。

图5是表示现有技术中在用电单元非满负载的情况下外部输入停止时的电源供电的时序图。图5示出了用电单元的负载为30％的例子，在现有技术中额外设置大容量的延时供电用电容的情况下，在外部输入发生20ms的瞬停时，电源向用电单元的供电不间断，在外部输入停止的情况下，电源向用电单元的延时供电时间相对于满负荷时大幅延长，如图5中虚线圈所示，有可能达到80ms。

图6是表示第一实施方式中在用电单元非满负载的情况下外部输入停止时的电源供电的时序图。图6也示出了用电单元200的负载为30％的例子，在第一实施方式中利用功率因数校正电路102的电容c1的情况下，在外部输入发生20ms的瞬停时，电源向用电单元200的供电不间断，在外部输入停止的情况下，如图6中虚线圈所示，电源100向用电单元200的延时供电与满负荷时相似，无法达到80ms这么长的时间。这是因为，功率因数校正电路102一般在快速软恢复二极管(lld)输入侧设置停电后一定时间内进行切断的切断电路，即使用电单元200的负载小，停电后也会在该一定时间内切断，而无法继续提供延时供电。

尽管第一实施方式的电源100在停电后提供20ms以上的延时供电已经能够满足一般标准的要求，但为了进一步提高性能，本申请的发明人在本实施方式中进行了进一步改进，以下具体说明。

图7是表示第二实施方式的延时供电电源的电路图。本实施方式的电源110具有交流-直流转换器101、功率因数校正电路102和lcc谐振电路103。这些电路结构与第一实施方式的电源100的相应结构相同，在此不作赘述。在本实施方式的电源110中，相对于第一实施方式的电源100追加了二极管d1和电容c2，二极管d1的正极连接于功率因数校正电路102的输出侧，负极连接于电容c2的一端，电容c2的另一端接地。另外，反 激电路104连接于二极管d1与电容c2的接点，即经由二极管d1连接于功率因数校正电路102的输出侧。另外，本实施方式的电源110不设置开关105。

这样，在从外部向交流-直流转换器101输入交流电时，二极管正向导通，对电容c2充电。在从外部向交流-直流转换器101输入的交流电停止时，电容c2中积蓄的电能以及从电容c1经二极管d1流入电容c2的电能通过反激电路104向用电单元200提供延时供电，同时二极管d1切断电容c2向lcc谐振电路103的路径，防止电容c2中积蓄的电能流向lcc谐振电路103。由此，通过追加二极管和电容，能够不受停电后一定时间内进行切断的影响，延长延时供电时间。特别是在用电单元200的负载小的情况下，能够大为延长延时供电时间。

关于电容c2的电容值的设定，根据第一实施方式的理论计算，电源110中用于提供延时供电的电容为2e/(uh²-ul²)＝122μf的情况下，就能够提供与现有技术相等的延时供电能量。在此，电容c2例如可以设定为大致等于2e/(uh²-ul²)即122μf的小容量电容，例如选取120μf的电容。由此仅由电容c2本身就能够提供与现有技术相当的延时供电能量，而且通过使用成本低廉的小容量电容，也降低了电源110的成本。另外，在电容c2本身就能够提供符合需要的延时供电的情况下，也可以不利用电容c1提供延时供电。

接着，通过实验分析本实施方式的电源110的延时供电效果。

图8是表示第二实施方式中在用电单元满负载的情况下外部输入停止时的电源供电的时序图。图8示出了用电单元200的负载为100％的例子，在外部输入发生20ms的瞬停时，电源110向用电单元200的供电不间断，在外部输入停止的情况下，电源110向用电单元200的延时供电为20ms以上。根据实验结果，在满负载的情况下，本实施方式的电源110能够提供符合需要的延时供电。

图9是表示第二实施方式中在用电单元非满负载的情况下外部输入停止时的电源供电的时序图。图9示出了用电单元的负载为30％的例子，其中电源供电波形中实线对应于本实施方式的电源110，虚线对应于第一实施方式的电源100以供比较。在外部输入发生20ms的瞬停时，本实施方式的 电源110向用电单元的供电不间断，在外部输入停止的情况下，本实施方式的电源110向用电单元的延时供电时间相对于满负荷时大幅延长，有可能达到80ms以上。图9明确示出在非满负载特别是负载小的情况下，本实施方式的电源110相对于第一实施方式的电源100向用电单元的延时供电时间大幅延长。

(第三实施方式)

本实施方式说明第一实施方式的电源100或第二实施方式的电源110适用于自助设备的情况。关于与第一实施方式或第二实施方式相同或类似的内容，在本实施方式中省略说明。

结合附图具体说明本实施方式所涉及的自助设备。图10是第三实施方式的自助设备的外观示意图。在图10中，各结构的设置位置及形状仅为示意，并不作为对本发明的限定，在实际中可以根据情况采用各种适当的设置位置及形状。如图10所示，自助设备1例如是在银行等中用于取款等交易的atm(自动柜员机、自动取款机)。进而，自助设备1不限于atm，也可以是crs(存取款一体机)、tcr(柜员现金循环机)、vtm(虚拟柜员机)等自动交易装置，另外也可以是供用户自助进行规定业务(例如交电费等业务)的其他各种自助设备。该自助设备1具备操作面板(例如触摸显示屏)2等显示部、操作按键3和密码输入部4，以供用户操作来执行交易。在自助设备1上，例如在前表面上配置有进出卡口6、存取款口7、凭条出口8等。存取款口7例如分为纸币的投入口和返还口。在自助设备1的内部，收纳着纸币处理机构9和控制部10。控制部10例如由通用的计算机或专用的集成电路构成，控制自助设备1的整体动作。另外，在自助设备1上，例如在后表面上配置有供管机员进行操作的管机员操作面板5(例如触摸显示屏)等显示部。

图11是本实施方式的自助设备的内部结构示意图。在图11中，仅示出了与本发明的特征相关的结构，其他结构省略图示。各结构的设置位置及形状仅为示意，并不作为对本发明的限定，在实际中可以根据情况采用各种适当的设置位置及形状。如图11所示，自助设备1在进出卡口6的内侧具备读卡器210，能够读取磁卡或ic卡等卡上记录的信息，以供用户从 进出卡口6插入银行卡并使用该银行卡进行交易或办理业务。读卡器210为了将用户从进出卡口6插入的卡返还给用户，设有能够将卡输送至进出卡口6的退卡单元(未图示)。

在用户插卡进行交易中遇到停电的情况下，自助设备1需要将银行卡输送至进出卡口6以便返还给用户。为了确保在交易中遇到停电时将卡排出，本实施方式中利用第一实施方式的电源100或第二实施方式的电源110向读卡器210提供延时供电。由此，读卡器210作为第一实施方式或第二实施方式中的用电单元200的一例，在自助设备1停电后能够利用电源100或电源110的延时供电进行停电后处理，使退卡单元运转并将卡输送至进出卡口6以返还给用户。由此，自助设备1无需在读卡器210上额外安装大容量的电容，就能够在停电时向读卡器210提供用于退卡处理等停电后处理的延时供电，降低了成本并且减少了能耗。

以上参照附图说明了本发明的多个实施方式。其中，以上说明的实施方式仅是本发明的具体例子，用于理解本发明，而不用于限定本发明的范围。本领域技术人员能够基于本发明的技术思想对各实施方式进行各种变形、组合和要素的合理省略，由此得到的方式也包括在本发明的范围内。

例如，上述实施方式说明了利用功率因数校正电路102中的电容或在电源110内部设置电容来实现延时供电的例子，但本发明不限于此，也可以在电源内部适当地使用其他现有电容或设置电容，并设置反激电路与该电容连接以提供延时供电。根据上述的理论研究，也能够在停电时向用电设备提供用于停电后处理的延时供电。

例如，上述第三实施方式说明了将第一实施方式的电源100或第二实施方式的电源110适用于自助设备1的读卡器210的例子，但本发明不限于此，也可以适用于自助设备1的其他部件或其他用电设备。