家用UPS电源电路及制作
UPS的基本组成及工作原理
UPS的基本组成及工作原理
1.1 UPS的基本组成
➢ UPS由输入整流滤波电路、 功率因数校正电路、 蓄电池组、 充电电路、 逆变电路、 静 态开关电路、 控制监测显示及保护电路等组成。
逆变器是UPS电源的核心设备 整流模块为能量变换设备（AC/DC），逆变器也是能量变换设备（DC/AC） 蓄电池为储能设备
• 在UPS电源中逆变器输出正弦电压，必须与备用交流电源正弦电压同频 率和同相位。
锁相环路的组成
• 由鉴相器（PD）、环路低通滤波器LPF、压控振荡器VCO三个主要部件 组成，由图5.12所示 。
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图5-12 锁相环电路组成框图
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通信电源
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静态开关
静态开关的作用
• 静态开关的作用是切断发生故障的电源输出，做到逆变器输出和 市电旁路输出间的无间断切换。
静态开关主电路原理
• 1kVA~2kVA在线式UPS电源，其逆变器输出和交流旁路供电间 切换，大多采用快速继电器作为切换元件，这种瞬间的供电中断 不会影响微型计算机中开关电源的供电，但不能满足通信设备要 求电源不中断的需要
图： 半桥式逆变器主电路
➢开关管V1和V2构成构成一个桥臂及反并联二极管D1和D2构成另一个桥臂， 两个桥臂的中点A和B为输出端，可以通过变压器Tr变压输出，也可以由这两端 直接等压输出。因为电容C1＝C2，容量较大，故其电压，ui是比较稳定的，中
点B的电位基本不变。UB＝1/2Ui，而A点的电位则取决于开关管V1和V2的工作
图5-2 在线式UPS电源的组成框图
➢市电首先经UPS内部滤波器、整流器变为直流电源，再利用PWM方式经逆变
器重新将直流电源变成纯正的高质量的正弦波交流电源，通过这样的变换，市
ups电路接法
ups电路接法UPS（不间断电源）的电路接法主要包括以下几个步骤：1. 连接外接电池箱：* 确认电池组数量符合UPS电源的规格要求（每组32节12V 电池串联），连接好电池组，用电压表测量，串联之后的电池组应在384Vdc左右。
* 确定电池箱开关在“OFF”位置。
* 卸下端子台盖板，用电压表确认UPS输入/输出端子台上的电池接线端无直流电压。
* 分别将电池组的正极（红色）和负极（黑色）接到UPS电源输入/输出端子台的电池接线“+”端和“—”端，并拧紧固定螺丝，注意切勿将电池的正、负极接反。
2. UPS电源输入输出连接：* 接线前，请确认所有输入、输出空开均置于“OFF”状态。
* 将输入线（三相火线、零线、地线）分别连接到相应的输入端子上，并拧紧固定螺丝。
3. 接线完毕装上UPS电源端子台盖板。
请注意，安装UPS电源时，还需要注意以下几点：* 确认UPS电源的电源开关处于关闭状态。
* 将UPS电源的插头插入市电插座中。
* 确认UPS电源的输出插头类型和要保护设备的电源插座类型相同，如果不同，需要使用适配器或转换器进行转换。
* 如果要保护的设备有多个，可以使用UPS电源的多个输出插座进行连接。
* 保持UPS电源的接线整齐，避免电线交织或扭曲，以免影响电力传输和电线使用寿命。
此外，如果要保护的设备功率较大，需要选择功率合适的UPS 电源，以确保UPS电源可以为设备提供足够的电力支持。
同时，需要定期检查UPS电源的接线是否松动或损坏，及时进行维护和更换。
以上步骤仅供参考，建议在实际操作前，详细阅读UPS电源的使用说明书，或者咨询专业技术人员，以确保安全和正确的使用。
ups电源内部结构图
ups电源内部结构图
不间断电源（UPS）跨接于用户关键设备（负载）和供电电源间，它的功能是保证向负载提供连续的优质的电源，即使在完全断电的情况下，它们也可在预定的时间内（由用户决定）向负载供电。
以下以单机UPS为例进行说明。
一、电源输入
UPS输入电源： 1. 主电源 2. 旁路电源 3.直流电源
二、UPS切换条件及顺序
1. 正常运行时负荷由主电源经过该系统的整流器、逆变器提供。
2. 当主电源故障时，自动改为由直流电源经逆变器供电。
3. 当逆变器或直流电源故障时，UPS通过静态开关自动转换成旁路电源供电。
4. 当UPS需要维修时，又可通过先通后断的手动旁路开关由旁路电源直接向负荷供电。
三、运行模式
1.系统正常运行模式
此系统运行模式为市电输入，经整流器将交流市电转为纯净、无突波、无杂讯的直流电源，提供逆变器使用，而逆变器会将直流电源再转为比市电更稳定的交流电源输出，经静态开关再输出至负载，此时系统为INVERTER 电源供应负载。
2.内部旁路运行模式
此系统运行模式为当逆变器发生异常，如机内温度过高、或输出负载过载，超过系统逆变器所能负荷的范围时，DSP 会自动将系统由逆变器模式切换到内部旁路运行模式，以防止系统损坏，此时输入由第二电源经旁路回路，静态开关模块输出至负载，此时为旁路电源供应负载。
3.系统电池供电运行模式
此系统运行模式为无市电输入时，系统由电池经逆变器，经静态开关至输出负载，此时为电池电源供电，使得交流输出不会中断。
使用电池供电时，其供电时间因电池数。
小功率UPS电源的设计与制作
小功率UPS电源的设计与制作摘要：本文在对整流滤波电路和逆变电路的分析中，选取了多种电路进行分析，通过参数对比、性能对比，以及根据小功率ups 应用中的实际要求，从中选择出较为合适的电路，例如在对整流滤波电路的选择中，详细对比了单相桥式整流滤波电路和单相全波整流滤波电路，并给出了选择单相桥式整流滤波电路的原因。
关键词：ups；结构设计；供电系统ups电源已从上世纪60年代的旋转发电机发展至今天的具有智能化程度的静止式全电子化电路，并且还在继续发展。
目前，ups电源一般均指静止式ups电源，按其工作方式分类可分为后备式、在线互动式及在线式三大类，按照ups电源功率的大小可分为大、中和小三个分区类别，其中小功率ups电源系统定义为功率小于3kva 的电源产品。
一、概述ups电源主要由主机及蓄电池、电池柜等组成，分为在线式、后备式及在线互动式等多种，根据频率分高频机和工频机，它在机器有电工作时，就将市电交流电整流，并储存在自己的电源中，一旦停止供电，它就能提供电源，使用电设备维持一段工作时间，保持时间可能是10分钟、半小时等，延时时间一般由蓄电池的容量决定。
在电网电压工作正常时，给负载供电如所示，而且，同时给储能电池充电；当突发停电时，ups电源开始工作，由储能电池工给负载所需电源，维持正常的生产；当由于生产需要，负载严重过载时，由电网电压经整流直接给负载供电。
二、设计要求主要研究小功率ups的设计原理及简单设计，设计方案采用ups 后备式工作状态，对非严格要求的供电场所提供较为优质的不间断电源系统，防止突然断电而影响正常工作或是给机器造成损害，论文着重对ups供电设计方案中的整流滤波电路部分、逆变电路部分、蓄电池部分进行介绍和分析，对该ups小功率的供电系统进行简单的介绍，包括其功能、用途、工作方式等，根据已掌握的知识对小功率ups供电系统的原理进行分析和简单设计，并且能满足非严格要求的供电场所不间断供电的要求，通过针对ups的各不同工作方式进行比较分析，并根据设计要求进行方案设计，其电路主要参数：输入电压：单相 220v?？0%；输入频率：50hz?？% ；输出电压：220v；输出频率：50hz。
UPS的内部接线及工作原理
UPS的内部接线及工作原理
①在市电供电时，输入电压只是幅度有所改善，而输入的失真 、干扰等传递给了输出； ②动态性能不好，在输入电压或负载电流突变时，输出电压突 变较大，恢复到新稳态所需时间长； ③稳压精度较差，对电网适应范围窄，如要提高精度和扩大适 应范围。则必须增加变压器抽头的个数； ④UPS 的输入功率因数由负载决定，如带计算机等整流性负载 时，其输入功率因数也只有0.7 左右； ⑤当双向变换器作为充电器使用时，其充电电压和电流不可控 ，大大地降低了蓄电池的使用寿命。
UPS的内部接线及工作原理
工作原理及特点： Delta 变换器是一个正弦波电流源，串接在主电路中，它 的功能是提供正弦波电流，监控蓄电池组的充电电平，调整输 入功率因数，以及补偿市电电压与输出电压之间的差值△U。从 电路结构上讲，它是一个双向变换器，逆变时输出功率，在主 电路中对输入电压进行补偿；整流时吸收功率，对输入电压进 行补偿。该拓朴一般应用在三相大功率UPS 中，这种双变换电 路拓朴把交流稳压技术中的电压补偿原理应用到UPS 的主电路 拓朴中。在主调压的基础上，再叠加一个可大可小、可正可负 的电压，来弥补UPS 输出电压与输入市电的差异，使UPS 拓宽 了市电输入范围。提高了输出稳压精度。
新疆寰球工程公司
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2015年3月20日
UPS的内部接线及工作原理
（2）逆变器 逆变器用以把市电经整流后的直流电能或蓄电池的直流 电能转换为电压和频率都比较稳定的交流电能，其性能的优 劣直接影响UPS 的输出性能指标。IGBT 逆变器工作频率高 (2OkHz)，滤波器体积小，噪声低，可靠性高。
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2015年3月20日
实用ups电源电路图及电路工作原理图文解析
实用ups电源电路图及电路工作原理图文解析UPS（UninterrupTIble Power System/UninterrupTIble Power Supply），即不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。
主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。
当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时， UPS 立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。
UPS 设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。
实用ups电源电路图及电路工作原理实用ups电源电路图如下图所示。
电路工作原理：常态下，市电（220V）通过可调充电器向蓄电池充电，同时自启动继电器K1吸合，R1与VZ1、VZ2对蓄电池+24V 电压进行分压采样，采样电压Vo通过R2、VD3加到V1基极，使V1处于线性放大状态，V2、V3深度饱和，直流控制继电器K吸合，+24V电压通过K、K1送至逆变器V+端，逆变器工作，输出220V正弦波电压，同时自锁继电器K2吸合。
当市电断电时，K1断开，初时输人电压+24V不变，K继续吸合，由于K2的自锁作用，+24V仍正常送至逆变器。
经一段时间后，电池电压开始下降，Vo跟着下降，V1导通减弱，V2升高;当叽升高至一定值（即蓄电池电压下降至22V）后，V2退出饱和进人线性放大，V3迅速下降;V3通过R7反馈至V1基极，使得V2继续升高，形成一个雪崩过程。
V2、V3迅速截止，K断开，蓄电池送至逆变器的+24V直流被切断，逆变器停止工作，同时K2断开。
逆变器停止工作后，由于蓄电池内电动势的作用，蓄电池很快恢复24V电压，与常态一样，V2、V3饱和，K吸合。
(完整word版)UPS电源电路
目录1概述 (1)2引用文件 (1)2.1执行文件 (1)2.2参考文件 (1)3功能描述 (1)3.1系统功能 (1)3.2系统组成 (1)4主要技术性能指标 (2)5接口要求 (2)6详细设计 (3)6.1输入限制保护装置 (3)6.2 DC/DC转换装置 (4)6.3二极管电路 (9)6.4电池组 (9)6.5 电池充/放电保护模块 (10)6.5.1充电电路 (10)6.5.2放电保护电路 (10)6.6 输出限制保护模块 (13)6.7 电池管理单元与系统监控单元 (14)6.8光、电、机械、热接口设计 (15)6.8.1光、电接口设计 (19)6.8.2机械接口设计 (19)6.4.3热接口设计 (19)6.9可靠性、安全性设计 (20)6.9.1可靠性设计 (20)6.9.2安全性设计 (20)6.10电磁兼容性设计 (20)6.10.1控制自身干扰 (20)6.12热设计 (20)6.13降额设计 (21)6.14材料、工艺选用分析 (21)7结论 (21)1概述XXX系统中需要的能量除了来自于传统的太阳电池阵、蓄电池外，还要有与WPT 系统的接口。
对于模块航天器中的能源进行检测、能源平衡以及能源进行控制，是有效提高无线能量传输效率的有效途径。
能源管理系统主要对输入电能量进行管理、存储和分配，为负载提供稳定的输出电压，其对于能量的高效利用，有效应对能源获取、存储和分配所出现的突发事件，保证系统的可靠、正常运行，具有重要的意义。
2引用文件2.1执行文件2.2参考文件3功能描述3.1系统功能能源管理系统主要实现对输入电能量进行管理、存储和分配。
在正常工作模式下，两路输入电压经过二极管电路进行“或”隔离输入，由DC/DC转换模块转换为35V直流电压供充电电路及输出DC/DC转换模块使用，电池充电保护模块对电池组进行浮充电，输出DC/DC转换模块把35V转换为稳定的28V输出。
在输入能量供应不足或者输入发生故障的情况下，系统由电池组供电，输出DC/DC转换模块把电池电压转换为稳定的28V输出。
自制小型直流UPS电路
自制小型直流UPS电路这种小型不中断电源(UPS)可以提供5V、9v和12v直流电源．供给电流最大可达1A。
在主电源中断时可无延时地对负载供电。
对使用12v电源的设备来说，当电池电压降低至10.5V时，电路就立刻将负载断开，以避免电池的深度放电。
在电池电压充满后．用LED1发光给出指示。
在夜间电源发生故障期间，两只白色LED2和LED3小型发光二极管可作为应急照明。
当主电源接通肘．二极管D3获正偏，使电池充电，R1用来限制充电电流。
10k电位器VR1和晶体管T1一起作为电压比较器．以指示电压电平。
VR1应调整得使LED1在充电阶段保持熄灭．只有在电池充满后才发光，这时电池电压为12V。
若主电源发生故障，D3变成反偏，而D4变成正偏，此时电池就自动对负载继续进行供电，没有丝毫延时。
当电池电压或输入电压低至10．5v时，由R3、ZD1、VR2和T2构成的“切断”电路马上就阻止电池的深度放电。
如果电压在12v以上，则T2导通。
但如果电池电压减少至低于10.5V时．稳压二极管ZD1就截止，T2基极电位变正．进入截止模式，阻止了输出级的电流。
VR2应调整得使他在电池电压高于10.5V时．其射一基电压保持在0.6v使T2工作。
在主电源恢复供电后，所有输出电压又可对其负载正常供电。
但要记住，当主电源发生故障后．则只有在电池电压充足(LED1发光)的情况下才能对负载供电。
对于部分充电的电池，只有9V和5v可用，12V是无法再用了。
还有，如果电池电压低于10.5V．则12V、9V和5V三种电压都无法再用。
如果电池电压处于10.5v和13v之间，则输出端子“A”处的电压范围只是在10.5v和12V之。
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近二十年以来，PC从古老的8086/8088到最新的Pentium4、Athlon64。
其间经历了若干次大大小小的架构升级，就连电脑开关电源也从最初的100～200WAT开关电源升级到目前的400W ATX开关电源。
这些淘汰下来的旧电脑配件弃之未免可惜。
本文介绍的家用在线式UPS本着废物利用的原则，将制作成本降至最低，同时性能也有保证。
有兴趣的朋友不妨一试。
家用在线式UPS的原理结构框图如图1所示。
220V、50Hz的市电经过开关电源转换为几十伏的低压直流电.经二极管D1对铅酸蓄电池组充电的同时，还为逆变器供电。
然后由升压变压器B1将逆变器输出的低压交流电升为220V。
当外界停电时，开关电源无输出电压，D1截止，铅酸蓄电池组由充电状态迅速转为放电状态。
在转换过程中没有后备式UPS那种继电器的切换，杜绝了供电瞬间中断的现象，保证了电能的持续不间断供应。
普通家用电脑主机和显示器加在一起功耗为400-500W，因此UPS功率应该为600W 以上。
要达到这个要求，就必须使用2个300W以上的开关电源或者3个200W左右的开关电源。
当然读者也可以制作更大功率的UPS以满足自己的需要。
考虑到AT开关电源目前已完全被淘汰，旧货市场里多的是，本文就以200W通用AT开关电源为例来进行说明：
选择铅酸蓄电池组的电压为36V，容量为20Ah，可满负载维持1个小时左右的放电时间。
蓄电池组与开关电源并联在一起，工作干长期浮充状态。
选择正确的浮充电压是保证UPS正常工作的关键;浮充电压过高容易形成过充电;浮充电压过低又导致蓄电池充不满。
按照铅酸蓄电池维护手册选择浮充电压为每单体2.25V，共40.5V。
3个开关电源串联在一起，则每个开关电源输出电压应为13.5V。
由于AT开关电源输出电压为±12V、±5V四组，其中+5V输出功率最大，占总输出功率的50%以上。
这些输出电压及电流与上述要求不符，因此需要将AT开关电源进行局部改造。
原高频变压器次级电路如图2所示。
图中+5V输出分为两路：一路经R1、VR1分压后给PWM IC TL494第①脚提供2.5V左右的输出取样电压;另一路提供给四比较器LM339以产生POWER GOOD信号。
电源散热风扇直接并接在+12V输出电压上。
具体改造步骤为：将高频变压器B1的次级绕组全部拆下来重新绕制，在拆除过程中应记下各输出电压所对应绕组的匝数。
换算出13.5v电压所需的匝数后，按照
14.8A(200W)的规格选择合适线径的漆包线进行多线并绕。
整流滤波电路可利用原+12V通道，但整流二极管D3、D4容量偏小，需要把+5V整流二极管D1、D2拆下
来以替换原+12V整流部分。
电压取样分压电阻R1从+5V改接到+13.5V上，并且把阻值增大2～3倍。
原-12V/-5V整流滤波电路及LM339已无任何作用，因此将
-12V/-5V通道中的元器件全部拆除，TL494第8、4、14脚通往LM339周边电路的铜箔也需要切断。
改造完成后的电路如图3所示。
3台开关电源依次改造完毕后，就可以进行调试了：接上几十瓦的假负载(12V汽车用灯泡，大功率线绕电阻，电炉丝均可，总消耗
功率接近200W最好)，开机微调VR1，使输出电压为13.5V即可。
ATX开关电源与AT开关电源大同小异。
主要区别为：一是取消了传统的市电开关。
增设了软件开关机的辅助电路，通过+5VSB、PS-ON控制信号的组合来实现电源的开关;二是增加了一组供CPU、内存、显卡的+3.3V大电流输出。
关于其改造方法读者可参照AT开关电源自行完成。
逆变器电路原则上应该输出正弦交流电，专业领实属不易。
其实还有一种方法可以输出正弦交流电：利用50Hz正弦波振荡器输出的正弦波信号经过D类功率放大器放大后即可得到足够功率的正弦交流电。
从原理上来讲，正弦波振荡器配合D类功放与SPWM电路并没有实质上的区别：两者都是通过PWM方式控制末级开关管的工作状态，效率都在90%以上，只不过两者的应用范围不同而已。
在实际制作过程中应当注意：市场上出售的D类功放IC主要是为音响领域而开发的，输出功率不可能做得很大，一般在200w以下，对UPS来说并不适合。
故应选择D类功率控制
器(如LM4651)外接功率MOSFET的形式来制作逆变器。
此外如果对输出波形要求不高的话也可以采用方波逆变器，实际上1kVA以下的家用商品UPS大多为方波输出。
方波逆变器电路原理如图4所示。
电路比较简单.这里不再赘述。
最后，UPS外壳可采用废旧电脑机箱进行改制。