[发明专利]一种12V直流不间断电源系统

摘要

本发明公开了一种直流12V不间断电源系统，包括依次串联的交流输入配电单元、高频整流电路以及直流输出配电单元，所述直流输出配电单元的输入端旁路地连接有12V蓄电池组充电稳压电路和12V铁锂电池组。本发明采用直流12V不间断电源系统，电池组按机架配置、和服务器同步建设，降低了电池的充电功率。电源模块采用PWM整流技术，相较于传统工频UPS电源系统，供电系统回路谐波含量降低，对各级配电系统容量、电缆、前端备份发电机组容量要求降低。

主权项

一种直流12V不间断电源系统，其特征在于，包括依次串联的交流输入配电单元、高频整流电路以及直流输出配电单元，所述直流输出配电单元的输入端旁路地连接有12V蓄电池组充电稳压电路和12V铁锂电池组，所述充电稳压电路为直流双向稳压电路，稳压精度为±4％之内；所述交流输入配电单元连接三相380V交流电用于将输入的三相380V交流电分配成小容量的220V分路；所述高频整流电路包括以下部分：输入滤波整流电路、PWM脉冲产生电路、PWM直流变压电路、输出滤波电路、反馈采样电路，高频整流电路允许的输入电压范围为：220V*(1‑15％,1+10％)，输出电压精度为12V(1±4％)；其中输入滤波整流电路和PWM直流变压电路串接后位于主变压器T1的原边，用于对输入的共模和差模的纹波进行滤波处理，同时将AC输入整流成直流的输出；主变压器T1的原边包括M1和M2两个同开或同关的开关管，M2的源极连接变压器原边绕组的一端，原边绕组的另一端连接M1的漏极，通过控制这两个高频开关管的开通和关断，使变压器T1原边两端有一个高频的方波交流电压，通过变压器T1做电磁隔离，将能量从原边传到副边；输出滤波电路位于主变压器的副边，通过二极管整流，将高频的交流电压整流成直流并通过LC滤波网络进行滤波；PWM脉冲产生电路与PWM直流变压电路连接，用于根据反馈采样电路输出的反馈电压和输入的原边电流，产生一电压幅值与输出功率有关的电平信号，将这一电平信号与时钟信号结合，产生高频的PWM方波，此方波用于对变压器T1原边的开关管M1和M2进行驱动，所述反馈采样电路连接输出滤波电路，其采用分压电阻采样输出电压，并与基准电压做对比，将误差信号放大，用于调节PWM的脉冲宽度，从而稳定输出电压；变压器T1的原边还包括输入保险丝F1、热敏电阻TH1、共模电感L5、共模电感L6、差模电感L2、差模电感L3、差模电感L4、输入整流桥BD1、差模滤波电容C15、差模滤波电容C16；输入保险丝F1的一端连接L线，另一端连接热敏电阻TH1的一端，输入保险丝F1作为输入电流保护，通过对浪涌进行抑制的热敏电阻TH1实现脉冲保护；热敏电阻TH1的另一端连接共模电感L5的第一绕组的一端，共模电感L5的第一绕组的另一端连接共模电感L6的第一绕组的一端，共模电感L6的第一绕组的另一端通过差模电感L2连接输入整流桥BD1的第一交流输入端，共模电感L5的第二绕组的一端连接N线，共模电感L5的第二绕组的另一端连接共模电感L6的第二绕组的一端，共模电感L6第二绕组的另一端通过差模电感L3连接输入整流桥BD1的第二交流输入端；输入整流桥BD1的直流输出正端连接差模电感L4的一端，差模电感L4的另一端连接开关管M2的漏极，输入整流桥BD1的直流输出负端通过电流采样电阻R3连接开关管M1的源极，差模滤波电容C15的正极连接差模电感L4的一端，差模滤波电容C16的一端连接差模电感L4的另一端，差模滤波电容C15的负极和差模滤波电容C16的另一端均连接输入整流桥BD1的直流输出负端；共模电感L5、L6用于滤除共模信号，输入差模滤波电容C15、C16，差模电感L2、L3、L4完成滤除差模干扰；输入整流桥BD1将电平在零点上下浮动的交流电转换为单向的直流电；两开关管M1、M2同时开通和关断，同时开通时向副边传递能量，同时关断时，变压器原边通过开关管的反向并联二极管向输入侧馈电，完成磁复位；开关管M2的源极和漏极之间并联由电阻R11和电容C3串联构成的阻容吸收电路，开关管M1的源极和漏极之间并联由电阻R9和电容C2串联构成的阻容吸收电路，该阻容吸收电路利用电容两端电压不能突变的特性来限制电压上升率，由于电路中存在变压器漏感或负载电感，因此与电容C2、C3串联的电阻R9、R11起阻尼作用，用来防止R、L、C电路在过渡过程中，因振荡在电容器两端出现的过电压损坏开关管。