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关于一种小型UPS电源的相关分析和设计

时间:2020-09-07 15:35:04 芯片

引言

该类小型智能化UPS 电源系统主要可以应用在通信技术行业、医疗服务设备和移动智能机器人等低电压场合,具备经济运行安全可靠、噪音小、能耗低等特点。目前对于国外多所高校和公司在针对该类UPS 进行分析研究和试制,并且在小型文化交流UPS 电源上取得了一些重要进展。但是我们国内所进行的相关理论研究尚处于起步阶段。

不像一般的UPS的AC输出功率,通过直接控制各DC-DC模块的DC输出,在转换过程中避免的能量损失得到所提出的小UPS电源。采用在系统设计嵌入式设计中,主芯片和集成在同一电路板上,硬件和软件一起工作以实现UPS智能管理,大大降低了系统的体积外围电路的功能。

1 硬件系统

1.1 系统概述

如图1所示,根据工程需要,设计交流电110V/50Hz作为电的输入,交流电110V通过开关电源模块转换直流12V。 同时该模块为内置电检测模块,用于产生电信号,并将信号传输到主控芯片。 开关电源交直流切换后得到12V的直流输出,负载由LTC4256热插拔保护模块供电。 同时,在LTC1512充电模块稳定电流后,直流输出充电。 当系统工作在电池组供电模式时,锂电池组通过LTC3780放电模块向V负载提供12直流电源。

关于一种小型UPS电源的相关分析和设计

图1 系统整体方框图

1.2 主控芯片

为了能够提高管理系统的集成度,设计研究采用企业内部进行集成AD 转换主要功能分析单元的C8051F320 作为主控芯片。该芯片内含两个公司外部网络中断源(INT0,INT1)以及对于一个具有可编程计数器阵列(Programmable Counter Array,PCA), 可以通过同时环境监测多路I/O 信号及产生方波控制相关信号。

主控芯片连续读取锂电池组的电压、温度和充电电流,了解系统的当前运行状态。 采集断电信号时,主控芯片将工作信号(高电平)发送给 ltc3780,关闭信号(低电平)发送给 ltc1512,从而实现对负载的不间断供电,主控芯片给予相反的逻辑电平,并切换到城市供电。

1.3 市电检测模块

为了能够实现对主控芯片技术及其他外围芯片的隔离环境保护,市电进行检测功能模块可以通过PC817 型光耦将市电掉电信号网络接入主控芯片:当市电正常发展供电时,在光敏二极管的驱动下,主控芯片的对应引脚直接被接地置低;当市电掉电时,光耦断开,对应引脚被3.3 V 电源置高。主控芯片企业通过外部中断服务程序以及监测该引脚上逻辑电平的变化分析得到市电供电的状态信息从而有效控制UPS 电源管理工作在相应学习状态。

1.4 电源管理模块

功率管理模块选择单元由电源稳压器和芯片组。 LTC4416电源芯片设计采用了内置电源的选择的选择。在图2所示电路中,开关式主电源输出,从锂电池组的功率。它的工作原理如下:当供电时,LTC4416由主电源来确定是正常E1销;当开关电源的输出电压比Vf的AIL下(图中的电路的Vf的AIL。8.9 V),LTC4416判定为内部功率锂电池组的主电源故障时,选择系统。系统内的电源选择电路不仅保证了正常供电,但同时也增加了电池组的操作时间。选择后调节功率调节器芯片组分别为5 V和3.3 V,并将其提供给相应的模块,


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