安防之家讯：计算机作为一种家用电器正日益普及。但计算机与其它的家用电器不同，它对供电电源的要求较高，除了要求电压稳定、杂波干扰小外,更重要的是不能随意断电，这是因为突然断电不仅会造成未存盘信息的丢失，而且容易造成计算机的损坏。为了避免这些问题，必须使用UPS电源，即不间断电源。UPS电源可分为在线式和离线式(也称后备式)两种。现在市售的UPS电源大部分均为在线式，它同时具有稳压、稳频等功能，性能优越，但其价格较高。本文介绍一种离线式UPS电源，它能在断电后20ms内启动电源逆变送电，对一台家用计算机的持续供电时间可达5分钟以上。 电路工作原理

UPS电源电路如图1所示。该电路主要由断电自动检测转换电路、50Hz方波发生器、逆变推挽输出、电池充电控制电路和电池低电压保护电路等部分组成。













在图1中，S1-A、S1-B为电源联动开关，当其闭合时，电路接通。S2-1、S2-2为双掷开关，当开关S2(S2-1、S2-2)置于位置1时，电路处于UPS工作状态，IC3、R16、R17、VD12～VD15等组成交流电信号检测电路。在交流电正常供电的情况下，交流电经R16、R17降压，VD12～VD15、C7整流滤波后经VD16、R18提供电流给光电耦合器4N25中的发光二极管，使其内部的光敏三极管处于低阻饱和状态，三极管VT2、VT3截止，继电器K2处于释放状态，其常开触点K2-1处于开启状态，IC1不工作，大功率场效应管VT4、VT5、变压器T1等组成的逆变推挽电路不工作，转换触点K2-2处于常闭位置，交流电通过其插座XS提供电源。发光二极管VD16作交流电供电指示。

当交流电断电时，由于C7上的电压得不到补充，C7的电容量又较小，通过R18放电使其电压迅速下降，导致4N25中的发光二极管的工作电流很快下降，光电三极管由低阻饱和转化为高阻截止状态，三极管VT2、VT3饱和导通，使继电器K2吸合，触点K2-1闭合，讯响器SP发出报警声，IC1A、IC1B、R9、C3等组成的50Hz方波发生器开始工作，输出的脉冲信号经IC1E、IC1F反相整形后给大功率场效应管VT4、VT5的栅极输出相位相反的脉冲信号，推动变压器T1输出220V、50Hz的方波电压。由于此时K2-1的常开触点闭合，使得输出电压通过S2-2、K2-2向XS提供逆变电源。整个转换的时间主要为C7放电的时间加上K2的吸合时间，一般不会超过20ms，从而使得接在XS上的计算机不会掉电，达到了不间断供电的要求。图中VD8、VD9、R14、R15、C5、C6等组成VT4、VT5的反向高压吸收回路，以防止VT4、VT5击穿。

IC1C、IC1D、R6、R7、R10、RP2等组成电池低电压保护电路，其中IC1C、IC1D、R10等组成施密特触发器。正常情况下IC1D⑧脚输出高电平，当电池电压由12V下降到调定值10.5V时，由于IC1C⑤脚的电压下降使施密特触发器翻转，IC1D⑧脚输出低电平，通过VD6、VD7使VT4、VT5的栅极被箝位于低电平，VT4、VT5截止，停止逆变输出。由于施密特触发器翻转电压有回差，即使电池电压在空载后有所回升，也不会使施密特触发器翻转进而使电路转入正常逆变工作状态，除非给电池充电使其电压达到12V以上才能使电路正常工作，从而防止了电池过度放电造成损坏。

当开头S2置于位置2时，电池处于充电工作状态。此时变压器初、次级颠倒，220V交流电通过S2-2的触点2由T1降压，再由VD10、VD11整流后经R11给电池充电。R2、RP1、R3、VT1、K1等组成电池充电控制电路。正常情况下VT1截止，继电器K1处于释放状态，转换触点K1-1处于常闭位置给充电提供通路。当电池电压充到调定值15V时，RP1上的取样电压使稳压二极管VD3导通，VT1导通使K1吸合，K1由常闭触点转向常开触点，充电回路断电，同时发光二极管VD1得电发光，作电池充满指示。

元器件选择和安装调试

变压器按输出功率200W的要求设计，绕制参数见图2。经实际测试，一台计算机正常使用时的主机功耗小于50W，15英寸显示器的功耗小于80W，累计不超过130W，因此变压器按此要求设计完全可以满足要求，有些市售的500VA/300W的UPS电源，其实际输出功率也只有200W左右。





大功率场效应管VT4、VT5均选用两只MTP50N06的N沟道功率场效应管并联使用，也可以选用50A、60V的N沟道功率场效应管，具体接法见图3。每一组功率场效应管均要使用80×40×2mm的散热板作散热器，也可以用其它等效的散热器。K1选用额定工作电压为12V的4088型继电器，K2选用额定工作电压为12V的JQX-4型继电器，蓄电池使用12V、6.5VA的全密封免维护蓄电池。SP为自带振荡器的、额定工作电压为9V的讯响器(电磁式或压电式的均可)。其它元器件的参数在图1中均已标注。





该UPS电源的印刷电路板图见图4。继电器K2、变压器T1、开关K1、K2等不安装在印刷电路板上，可根据图1通过导线进行连接。





调试工作主要是对RP1和RP2的调节。先将S2拨向位置2，即工作在充电工作状态，接通交流电源，待电池充电到15V时调节RP1使继电器K1刚好吸合。再将S2拨向位置1，在XS上接上100W的灯泡，当电池电压降至10.5V时调节RP2使IC1D刚好输出低电平，停止推挽逆变输出。

使用时要注意的是，不要在交流电断电的情况下用UPS电源作冷起动，因为计算机和显示器均使用开关电源，而且显示器消磁线圈串联的PTC元件在其冷却后电阻只有30Ω左右，使得启动电流很大，容易造成UPS电源的损坏;可以将计算机主机电源接在XS上，显示器电源接在主机上，也可以在UPS电源上装两个电源插座，将显示器电源直接接在UPS电源上，音箱、打印机等设备不要接在UPS电源上，以减轻其工作负荷。

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