直流UPS电源设计

摘要：UPS是不间断电源的简称，是一种包括储能的设备，属于精美型恒压、恒频电力电子电源设备，具有改善用电质量、维护用电设备、避免因为波形畸变、高频噪音以及瞬时停电给用户造成危害等功用。对于通讯体系等直流用电负载而言，从供电的牢靠性、安全性及运转效率考虑，直流UPS较之沟通UPS具有更为杰出的优点。本规划为根据MOS管操控的直流不间断电源，研讨UPS的充电进程，规划了一个根据CN3717的充电电路。当市电正常时，由市电直接通过Buck-Boost稳压电路输出，一起向蓄电池充电；当市电断开时，由蓄电池供电通过Buck-Boost稳压电路输出。

关键词：UPS；不间断电源；充电电路

1总体规划方案

1.1本课题研讨或解决的问题

剖析直流UPS电源产品的优缺点，确认本课题所研讨体系的技能类型。

剖析当前直流UPS电源产品的优缺点的基础上，确认体系的总体规划方案。

体系规划进程。

在选定好所使用器件的基础上，通过电路仿真来查验规划的可行性及可操作性。

1.2研讨本课题的意义

UPS配置是供电体系的中心，它的功用有两个：一是保障向负载供电的不间断性；二是改善对负载的供电质量。能够为设备供给连续、平稳和无感染的电能。

市电供给正常时，由市电为负载供电；切断电源后，立即切换设备，转化为电池供电市电康复后，重新康复市电供电。当电源呈现毛病时，衔接高质量的沟通电源，保管必定时间内安全门的一般敞开等一系列应急措施的翻开。能够说，它是一种不仅能向负载供给不间断、优质、牢靠的直流电源，还能实时维护和检测监控供电状态功用的供电设备。

1.3本课题规划的基本思路

体系规划框图如图1.3所示：

本规划题为直流UPS电源规划，选用规划软硬件电路的方案完成其功用。体系硬件规划可分为市电供电电路模块、铅酸蓄电池充电电路模块、市电断电及铅酸蓄电池放电模块、充电电压和充电电流显现模块四部分。

工作原理：当市电正常时，直接从城市通过降压升压稳压电路输出，一起充电电池；当市电断开时，由蓄电池供电通过Buck-Boost稳压电路输出。在过充电和浮充电形式，充电电压由外部电阻分压网络设置。

2体系首要模块的挑选与证明

2.1直流UPS电池切换器件的挑选

当市电断电后，通过AO4408这个P沟道的MOS管的操控翻开铅蓄电池，通过铅蓄电池向外供电，AO4408的低栅极电荷有超卓的开关功用，本规划便是挑选AO4408作为Buck-Boost稳压电路输出，这些器件非常适宜用于笔记本电脑使用：负载切换和电源管理，电池充电电路和DC/DC变换等

2.2输入电路的挑选

电压输入电路的作用是把不同量程的被测电压标准到A/D转化器所要求的电压值。单片机数字电压表所要求输入电压在0-5V。可是选用了分压电路能够增大测量电压量程范围，本外表规划是0-30V电压量程。通过调理电位器R8和修正程序参数，能够更改测量电压量程。充电电流输入电路并进行电流采样。从电流量到电压量的转化是由电流检测电路来完成的，本规划选用采样电阻的办法完成对电流的收集，这样才能够进行数据收集。

在本规划中为了不影响电压的输出，采样电阻的阻值较小，因此采样后电流转化为电压时电压值较小，在规划进程中选用芯片OP07对电压进行放大，使得输入到ADC0808的电压在0—5V之间，再使用相应的程序操控使得电流值得以显现

2.3通道操控挑选

因为输出显现部分有充电电流和充电电压两部分，在显现输出时有两路输出，在规划中只用到了一个四位一体的数码管，因此充电电流和充电电压只能轮流显现，INO通道操控的是充电电压的显现输出量，IN1通道操控的是充电电流的显现输出量。在单片机的P3.2和P3.3端口别离设置了两个按键开关SW2和SW3，当SW3按下时，数码管依次显现充电电流和充电电压的值，SW2按下时能够确定充电电流或充电电压的显现值。

2.4体系软件挑选

2.4.1因为本规划只用到一位计时，所以选用AT89S51单片机芯片即可。单片机体系首要担任对ADC0808转化后的数字量进行处理并相应地在数码管上显现输出。

2.4.2ADC0808具有模仿输入线8通道（0~7），可用于A/D转化任何信道下的编程，使用8位二进制数字（D7~D0），本程序用固定通道IN0和IN1别离操控充电电压和充电电流的采样输入。

2.4.3ADC0808和单片机衔接电路规划软件体系的程序流程图如图2.4所示。为了提高精度，减少误差，收集三次AD的数据再求平均值。三单片机的数据处理，平均值，查表的使用，将数据发送到P2，P0端口，然后通过数字显现电压。这样一次完整的AD转化测验电压和电流的进程就完成了。

3总结与展望

本论文详细阐述了直流UPS电源体系的规划进程，从理论预备阶段，到完成各模块的硬件电路衔接，进行体系仿真，模仿实验，并进行检测与修正。取得了必定的成果，可是还需要进一步的研讨和探究。能够采取其他操控策略，以得到更优的牢靠电源，也能够在此基础上规划带各类维护措施的UPS，并使其功用得以完善，能够运用到实践出产工作中。

直流UPS电源有许多优点，它的功用是使计算机体系在逝去供电之后仍能持续工作一段时间以便用户紧急存盘，不至于因断电外的原因此造成数据的丢失。首要，节能，其二，高牢靠性。直流UPS实践使用现在也取得了很大发展，在国外发达国家，机房选用大规模直流供电已取得了成功。在我国，通过科学家和工程师的不断探究，试点工作取得了很大发展。

直流UPS电源的远景无量，在当今社会的推行中碰见的首要问题有：

①人们观念问题。绝大多数至今认为直流供电需要专用的直流IT设备，实践现已证明，只要挑选适宜的直流电压，绝大多数现有的IT设备不经任何改造就能够在直流环境下安稳运转。

②标准和标准问题。缺少相应的标准和标准，直流电源只能停留在实验和实验阶段，不能进行标准化规划和施工改造，使用难以全面推广。

③产品的质量和品牌问题。有技能的优势，不代表有产品的优势。但假如直流UPS产品上质量没确保，人们很容易把产品的问题混同于技能问题，从而削弱直流供电的技能优势，使得直流UPS电源供电的推广受到阻碍。

直流供电技能应捉住国家节能减排的机会，战胜其不足，加快发展。