TWI364901B - Uninterruptible power supply with low power loss - Google Patents

Description

1364901 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本案係關於一種電源供應器，尤指一種具有低耗損之 不斷電電源供應器(Uninterruptible Power Supply，UPS)。 【先前技術】 隨著資訊工業與高科技產業的快速發展，大部分的精 岔電子儀器與設備需要依賴高品質的電源供應來維持正常 的運作。在各種供電方式中’不斷電電源供應器除了可以 確保電源不會斷電外，更可以提供高品質電源，所以不斷 電包源供應器已經成為現今提供高品質電源的—種最佳方 案。 通常，-些重要的設備會經由不斷電電源供應器提供 電源’以防止重要設備因為市電異常或帽而停止、 2使用傳統不斷電電源供應器供電給這些重要設 =電電源供應H同時會持續提供各種相_階功能 者可以更清楚知道不斷電錢供應器目前運作的狀 些相關進階功能更可以使不斷電電源供應器更移定的、軍 ^ ’例如，個檢測電路取得不斷電電源供•的 塗、輪入電流、輪出電壓、輸出電流=、二電 =及運作溫度等運作資訊，並經由控制3出2電 ，電量、輸入電量、電池電量以及供電剩餘=叫 :作資訊，再藉由指示燈或顯示器將這些運作以多 出來。於-些傳統不斷電電源供應器中貝H不 埠將這些運作資訊傳送到外部裝置，以使外部 3

由此可知

即時得知料斷電電源供應B目制運作狀況。 然而，這些相關進階功能的重要性與必要性會隨著不 2電源供絲的使用場合與運作狀態而不同。以顯示目 :電池電f以及供電剩餘時間的進階功能為例，當不斷電 電源供應ϋ的運作狀態為市電供電模式時，顯示 電量以及可供電時_進階功能㈣糾重要，4不斷雷 電源供應器的運作狀態為電池供電模式時，為了^使 :以J楚知道目前電池電量或供電剩餘時間，顯示目前電 要電1以及供電剩餘時間的進階魏就變得相對重要且必 :r'.重：斷 二的相關進階功能，但是在設備無運作時(即無 制些額外增加的檢測電路以及相對高耗電的控 ^、、.Α運作以持續地提供所有的相關進階功能，造 能與源供應11會增加額外的耗電，而降低整體效 偷Γ此如何發展—種可改善上述習知技術缺失之且有 迫切需供應器，實為相關技術領域者目前所 【發明内容】 源供ΐϊ之具有低耗損之不斷電電 路控制不斷電訪主㈣電料次控制電 电源供應㈣作，藉此不斷電電源供應器會 4 依據不斷電電源供應器的運作 :的:出電流’而適時地敬動主控制電路應 二更:;τ_次控制電路或主控制電== 徒间不斷電電源供應器的整體建作’以 適時地關閉相對高耗電的控制器而:::更可以 應器的運作與供電。 〃 ^該不斷電電源供 為達上述目的，本案之一較廣奋 不斷電電源供應器，其係包含提供一種 早元連捿端與共接端之間，用以儲存電能…二:儲能 :路:：以將交流輸入觸換為第一直流 門’用糸於交流·直流轉換電路以及儲能單元連接端: 用以對魏單元充電；選擇電路，係連 接= Γ=能單元連接端以及負載，用以選擇二 第-直流電壓_能單元連接端之電驗負載；主 路，，接於不斷電電源供應器的輪出迴路上，用以產生一 '乍資訊主控制電路，連接於主檢測電路與選擇電路， 用以控制不斷電電源供鮮運作；以及次㈣電路，連接 於主檢測電路、選擇電路與主控制電路，用以控制不斷電 電源供應器運作。其中，主控制電路與次控制電路依據該 運作資訊啟動運作或停止運作。 【實施方式】 體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說 明中詳細n應理解的是本案㈣在不同的態樣上具有 各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖 示在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。 明參閱第一圖A，其係為本案較佳實施例之不斷電電 ' ^應器之電路方塊示意圖。如第一圖A所示，本案之不 斷屯屯源供應1係為-種具有低耗損之不斷電電源供應器 1，其包含交流-直流轉換電路10、充電電路u、儲能單元 12二選擇電路13、主檢測電路14、主控制電路15、次控 制電路16,其中，交流-直流轉換電路10的第一輸出端10a •連接於充電電路Π的輸入端以及選擇電 端，用以將交流輸入電麗νίη轉換為第一直流電歷Vi。充 電電路Y的輪出端連接於儲能單元連接端12a以及選擇電 ^13的第二輸人端’用以將第—直流電壓V】轉換為儲能 , Γ70 12可以接受的醫大小而對儲能單元12充電。儲能 =12藉由儲能單元連接端12a與充電電路u的輸出端 ^，肋儲存電能並於市電異常或巾_提供電能。選 f電路13的輸_連接於負載9，用㈣擇性地將 =3的第-輸人端或第二輸人端的電源傳送到負載9,而 提供電源給負載，更可以在異常時停止輸出電源 的部m主制電路14，用以檢測不斷電電源供應器1 /伤運作狀況以取得該不斷電電源供應器】的部份運作 二訊，例如，該不斷電電源供應器1的交流輸人電麗V.、 Ϊ入電流、輸出電愿v。、輪出電流I。、電池電麗、充電°電 ^以及·溫料運作資訊。於本實關中，主檢測^ 勺=測輸出電流！。的運作資訊，其中，主檢測電路Μ 二3輪出電流檢測電路(未圖示），其係串接於 的迴路上，用以檢剩輪出電“並產生對應的輸出電流檢 6 測訊號VlD。 主控制電路15連接於選擇

電路Η的檢測訊號輸出端以及次、厂主檢測 不斷電電源供應器i運作，而==路16 ’用以控制 可以連接於交流娜換電路=路的電源端A 示)或儲能單it連接端Ua，藉由交未圖 儲能單元12或充電電路u供心^ "^轉換電路1〇、 本實施例中，主控制電路15的;;= 制電广15電源。於 連接端12a，辟由儲处呈-^ a連接於儲能單元 制電路15電:：1 或充電電路U供電給主控 取得不齡^ 控制電路15 &主檢測電路Μ 出電法^雜應11 1的部份運作資_，亦即取得輸 供應時’主㈣電路15會依據不斷電電源 =份運作資訊適時地啟動次控制電路== 電路16^替主控制電路15的部份控制魏，在次控制 ^ ί制電路15的部份㈣魏之後，主控制 电 會關斷電源而停止運作。 ,控制電路16連接於選擇電路13的控制端、主檢測 的檢測訊號輪出端、儲能單元連接端m以及主控 ^路15，用以控制不斷電電源供應器1運作。同樣地， 路16的第1源端⑽可連接於交流.直流轉換 = 的第-輸出端10a(未圖示)或儲能單元連接端仏， 2二流·直流轉換電路10、儲能單元12或充電電路11 沾:源給次控制電路16。於本實施例中，次控制電路16 .一電源端16a連接於儲能單元連接端12&，藉由儲能 1364901 早凡12或充電電路U提供電源給次控制電路i6。此外， 2:電路16由主檢測電路14取得不斷電電源供應器！ 運作資訊時’亦即取得輸出電流檢測訊號％。時， :人控制電路16會依據不斷電電源供應器i的設定盘主 狀孩電電祕絲丨之部料作資訊適時地 路電路15運作’使主控制電路15接替次控制電 路16的㈣功能，在主控制電路丨 电 的控制功能之後，次控制電路會停止運作4 16 产2本實施财，本案之請電電職應H 1會依據主 路Μ取得不斷電電源供絲^ 據 =檢測電…輪出電流檢測訊號 作= :電路15以及次控制電路16交替運作，亦即:= 电路15或次控制電路16其中 工 斷電電源供應器"_作::中進：== 作資訊係由主檢測電路14產生。於本二“ ’ 施例^路14係檢測輸出電流1〇的運作資訊，於一些實 更多^斷主^"電路14更可以包含其他的檢測電路以檢測 尺夕不斷電電源供應器1的部 (未叫 __ 電二 r= 運來:r主檢測電路14只檢彻流1。的 閱第一圖A與第一_，其中第一圖B係為第 施例中，主:部方塊示意圖。如第一圖^斤示，於本實 電路152 Γ 5包含控制器151、第一主控制驅動 、第一主㈣憾Φ”53以及電源開關電路 8 154，而次控制電路16包含觸發電路16卜驅動及檢測電 路丄62、比較電…63以及次控制驅動電路⑹，其中，控 ^ 丨51的輸出端分別連接於第一主控制驅動電路152與 f 一主控制驅動電路153的控觀以及觸發電路⑹的訊 號接收鳊，控制器151的輸入端連接於主檢測電路14的檢 號輸I4a，而控制器151的電源端連接於電源開 關電路154的輪出端，用以依據不斷電電源源供應器1的 運作，訊產生第—控制電壓Val、第二控制電壓Va2、第三 控制電壓Va3以及第四测電壓Va4，㈣不斷電電源供鹿 器1運作》 第一主控制驅動電路152分別連接於控制器151的其 第四輪出端151d以及選擇電路13的控制端，用以驅動選 2電路13運作。第二主控制驅動電路⑸分別連接於控制 :151的第三輸出151c端以及電源開關電路154的控制 端，用以驅動電源開關電路154運作。電源開關電路154 刀另i連接於主控制電路15的電源端i5a以及控制器151的 電源端，而電源開關電路154的控制端連接於第二主控制 驅動電路153，藉由第二主控制驅動電路153驅動電源開 關電路154導通，在電源開關電路154導通時，電源會經 由電源開關電路154傳送到控制器151的電源端，相反地， 當第二主控制驅動電路153停止驅動電源開關電路154 時，電源開關電路154會截止，使控制器151關閉電源而 停止運作。 觸發電路161的訊號接收端分別連接於控制器151的 务輪出端151a與第二輸出端i51b，而觸發電路161的 =端連接於驅動及檢測電路162的控制端162a，用以依 _1對應產生觸發電 電=nd(例如依據第四圖所示之〜與〜產生觸發 輸出β vd)控制驅動及檢測電路162運作。驅 =i了路!62分別連接於觸發電路⑹的輸出端以及選擇 動Jim ’ 魏如轉Vd選擇性地驅 動選擇電路13導通或截止。 於本實施射，驅動及檢測電路162的 連接於次控制電路16的第-電源端⑽，且充電電路^ 或錯能單元12藉由次控制電路16的第—電源端⑹供電 給驅動及檢測電路⑹電源，於一些實施例中’驅綠檢 測電路162的魏端162b亦可連接於交流·直流轉換電路 1〇的第-輸出端l〇a(未圖示），由交流·直流轉換電路1〇 供電給驅動及檢測電路162電源。 比較電路163的輸入端連接於主檢測電路14的檢測訊 號輸出端14a，比較電路163 #輸出端連接於次控制驅動 電路164的控制端，用以將輸出電流檢測訊號％。之運作 資訊與内部之參考電壓VreK未圖示）比較而產生對應的比 較電壓vk以控制次控制驅動電路164運作。於本實施例 中，比較電路163的電源端163a連接於次控制電路16的 第-電源端16a，充電電路u或儲能單元12藉由次控制 電路16的第一電源端i6a供電給比較電路163電源，於一 些實施例中，比較電路163的電源端163a亦可連接於交流 -直流轉換電路10的第一輸出端1〇a(未圖示），由交流·直流 轉換電路10供電給比較電路163電源。 1364901 端15b = 路164連接於主控制電路15的電源控制 164 163的輪出端’其*，次控制驅動電路 164的控制端連接於比較 雷懕V氹一 l 电峪163的輸出端，而依據比較 啟主和1^错由主控制電路15的電源控制端15b開 啟主控制電路15之電源，使 &夫㈣μ 使主控制電路15開始運作。 :參以及第1C，射第—^係為第 ::第：細Γ:路示意圖。如第一圖。所示，選擇電路13

_Dl、第二二極體&以及第一開關元件 二、中’第一二極體Di的陽極端連接於交流-直流轉換 =H)的第-輸出端1〇a，第一二極體〇ι的陰極端連接 於第--極體D2的陰極端與負載9，第二二極體a的陽 極端連接於儲能單元連接端12a，選擇電路13利用第一二 極體D!與第二二極體da運作雜使交流_直流轉換電路 10產生的第-直流電壓Vi、充電電路n的輪出電壓或儲 能單元12的電財以選擇性地傳送到負載9。而第一開關 元件Qi連接於共接端與負載9的迴路上，且第一開關元件 Q!的控制端連接於主控制電路15以及次控制電路Μ，藉 由主控制電路15或次控制電路16控制第—開關元件q曰 1 導通或截止。於一些實施例中，第一二極體Di與第二二極 體可以分別由兩個開關元件(未圖示）替代，且取代之此 兩個開關元件導通或截止會受主控制電路15以及次控制 電路16控制^ 二 於本實施例中，主檢測電路14可為但不限於輪出電流 檢測電路，該輸出電流檢測電路包含檢測電阻Rt、電壓放 大電路141以及濾波電路142 ’其中，檢測電阻心串接於 11 1364901 輪出屯源的迴路上’用以檢測輸出電流I。並產生對應的檢 測訊號’再經由遽波電路142滤波以及電壓放大電路i4i 放大訊號而產生對應的輸出電流檢_號％。。於本實施 中’電壓放大電路141由第—運算放A||⑷柳咖― Amplifier)、第-電阻Ri以及第二電阻&組成，其中，第 一運异放大|§ 1411的正輸入端連接於濾波器142的輸出 端，第一電阻Rl的一端連接於第一運算放大器1411的輸 出鳊，第一電阻R〗的另一端連接於第一運算放大器1411 的負輸入端，第二電阻&的一端連接於第一運算放大器 1411的負輸入端，第二電阻心的另一端連接於共接端。 於本實施例中，濾波電路142由第三電阻r3以及第一電容 C!串聯組成’滤波電路142的輸入端連接於檢測電阻Rt， 而濾波電路142的輸出端，即第三電阻r3以及第一電容 C〗的串接端，連接於電壓放大電路14ι的輸入端。於一些 貫施例中’主檢測電路14可以不包含濾波電路142，檢測 電阻RT直接連接於電壓放大電路141的輸入端。 於本實施例中，主檢測電路14的電源端14b連接於儲 能單元連接端12a、電壓放大電路141的電源端i41a與第 一運算放大器1411的電源端，充電電路η或儲能單元12 藉由主檢測電路14的電源端14b提供電源給主檢測電路 14及第一運算放大器1411，於一些實施例中，主檢測電路 14的電源端14b亦可連接於交流-直流轉換電路1〇的第一 輸出端10a(未圖示），由交流-直流轉換電路10提供電源給 主檢測電路14及第一運算放大器1411。 於本實施例中，主控制電路15的第二主控制驅動電路 12 1364901 ΐβ包含第四電阻R4以及第二開關元件α，其中，第二開 關讀Q2的集極端(collector)連接於電源開關電路154的 控制端，第二開關元件Q2的射極端卜如打^)連接於共接 端，第四電阻R4的一端連接於第二開關元件仏的基極端 (base)，第四電阻R4的另一端連接於控制器的第三輪 出端151c。 於本實施例中，電源開關電路154包含第三開關元件 Q3、第五電阻&以及第六雜R6’其中，第三開關元件 Q3的射極端連接於主控制電路15的電源端15a，第三開關 元件Q;的集極端連接於控制器151的電源端，第五電阻 I的一端連接於主控制電路15的電源控制端15b以及第 二主控制驅動電路153，第五電阻化的另一端連接於第三 、 開關元件Q3的基極端，第六電阻r6連接於第三開關元件 Q3的射極端及基極端間。 ★於本實施例中，觸發電路161包含第四開關元件q4、 • 第七電阻尺7、第八電阻〜、第三二極體D3以及第四二極 體Ο4 ’其中，第二二極體〇3與第七電阻R7串聯，且連接 於第四開關元件Q4的集極端與控制器151的第一輪出端 151a，第四二極體a與第八電阻Rs串聯，且連接於第四 開關元件Q4的基極端與控制器151的第二輸出端15化。 於本實施例中，驅動及檢測電路162包含第五開關元 件Q5、第五二極體Ds、第九電阻^、第十電阻仏〇、第十 電阻R"以及二端穩壓元件162i(例如丁z型號為 之1C) ’其中，第五開關元件a的射極端連接於次控制電 路16的第一電源端16a’第五二極體〇5的陽極端連接於 13 1364901 弟五開關元件Q5的集極端’第五二極體D5的陰極端連接 於選擇電路13❾第-開關元件Ql的控制端。第九電阻心 的一端連接於第五開關元件Q5的基極端，第九電阻心的 1二端連接於三端穩壓元件1621的陰極端C(cath0de)，三 ，穩壓元件1621的陽極端A(an〇de)連接於共接端，三端穩 壓兀=㈣的參考端Ref連接於觸發電路⑹的輸出端。 第十電阻R1Q的-端連接於三端穩壓元件脑的參考端 Ref ’第十電阻Ri〇的另一端連接於共接端。第十一電阻 Rn的-端連接於觸發電路161的輸出端與三端穩壓元件 1621的參考端Ref’第十—電阻R"的另—端連接於第五 二極體D5&陽極端料五關元件&的紐^因此， 驅動及檢測電路162會依據觸發電路輸出電壓％驅動選擇 電路13的第一開關元件導通與截止。 於本實施例中，比較電路163包含第二運算放大器 1631 ’其中’第二運算放大器1631的正輸入端連接於主檢 測電路14的檢測訊號輸出端14a，第二運算放大器1631 的負輸入端接收參考電壓Vref，第二運算放大器1631的輸 出端連接於次控制驅動電路164的控制端，用以將輸出電 流檢測減％。與參考電虔Vref比較而產生對應的比較電 壓Vk控制次控制驅動電路ι64運作。於一些實施例中，比 較電路163更包含參考電壓產生電路連接於第二運算放大 器1631的負輸入端(未圖示），用以產生參考電壓ν^。 於本實施例中，次控制驅動電路164包含第十二電阻 R〗2、第一電谷A以及第六開關元件仏，於本實施例中， 第六開關元件(¾為石夕控整流器(Si〗icon c〇n㈣】ed Rec他er， 14 ’其卜第六咖元件％的陽極端 電路二開關兀件Q6的控制端G連接於比較 ^ p /輸端’次控制驅動電路164會依據比較電壓 始否開啟主控制電路15電源，使主控制電路Μ開 -較:一圖A以及第二圖A’第二圖A係為本案另 • _=^例之不斷電電源供應器之電路方塊示意圖。第 ^圖Γ:二圖A與第一圖A相似，不同之處在於 Π以L-二不，電電源供應器1更包含輸出载檢測電路 • 及電路18 ’其中’輸出過載檢測電路17連接 ‘之=S'的檢測訊號輸出端⑷與次控制電路!6 接於主二電路的正常運作。次檢測電路18分別連 MU ' 換電路10的輸入端、儲 二疋連接4 12a以及選擇電路13的輸出端，用以檢測主 檢測之運作資訊以外之不斷電電源供應器1 = 以取得該不斷電電源供應器1的其他運 I的運作=貧知例中’主檢測電路14只檢測輸出電流 次檢測電路〗8可以檢測輸出電流I。以外 =CTin、儲能單元12的電塵以及輸議V。 專運作心，麟料其他岐特崎 :主控制電路15更可以_次檢測電路18的= 人檢測電路18停止檢測其他運作資訊。 請參閱第-圖B、第二圖A以及 係為第二圖A之電路細部方塊示意圖。第二圖 15 哭^ B與第—圖B相似，除了第一圖B之不斷電電源供應 二★更包含輸出過載檢測電路17以及次檢測電路ι8之 第一圖B中次控制電路16更包含隔離電路165。其中， 控制电路16的隔離電路165連接於比較電路163與次控 =動電路164的控制端之間，用以隔賴發訊號之直流 離刀’即將比較電路163產生之比較電壓Vk之直流成分隔 使比較電路163產生的比較電壓Vk未改變時，比較電 路163輸出電流為零，而降低耗電量，更可以重置次控制 °…路164使次控制驅動電路164停止驅動主控制電 $ 15的電源開關電路154。輸出過載檢測電路17的輪入 端連接於主檢測電路14的檢測訊號輸出端14a，而輸出過 載檢測電路17的輸出端連接於觸發電路16卜用以依據輸 出電流檢測訊號V!。判斷輸出電流J。大小是否達到過載或 短路電流值’而對應產生保護訊號使觸發電路161立 即對應產生觸發電路輸出電麗VdS制驅動及檢測電路162 停止驅動選擇電路13運作，以停止選擇電路13輸出電源。 於本實施例中’儲能單元12可以但不限定由一個電池 組成’更可⑽多個電池彻㈣或並料方式組成，而 電池可以但不限定為轉子、錯酸、錄氫、祕、雜、 鋰錳或磷酸鐵鋰(C-LiFeP〇4)電池。此外，儲能單元12為 可更換式設計’在儲能單元12到達使用期限或儲存電量不 足時，使用者可以輕易更換儲能單元12。 於本實施例中，控制器151可以是但不限定為微控制 器（micro controller)或數位訊號處理器（邮加丨啦仙！ processor)。於本實施例中，開關元件可以是但不限定為矽 1364901 控整流器(Silicon-Controlled Rectifier，SCR)、雙載體電晶體 (Bipolar Junction Transistor, BJT)或金氧半場效電晶體 (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)。 *

於本實施例中，當儲能單元12的電壓大小或第一直流 電壓V〗大小非主控制電路15或次控制電路16可以接受的 ¾•壓值時’不斷電電源供應器丨更可包含電壓調整電路(未 圖示)連接於主控制電路15或次控制電路16的第一電源端 16a之前，用以將儲能單元12的電壓或第一直流電壓％ 調整為主控制電路15或次控制電路16可以接受電壓值。 請參閱第-圖C、第二圖B以及第二圖c，其中第二圖c 係為第二圖B之細部電路示意圖。如第二圖C所示，第二 圖c與第-圖（：相似，不同之處在於第二圖c之不斷電電 源供應器1更包含輪出過載檢測電路17以及次檢測電路 18,且次控制電路16 I包含隔離電路165。於本實施例中， 輸出過载制電路17包含第六二極體队以及齊納二極體 Dz(Zener diode)串聯連接於次控制電路16的觸發電路⑹ =輸入端與主檢測電路14的檢測訊號輸出端W之間。次 :H181別連接於主控制電路15、交流·直流轉換電 於山〇/兩入端、、储能單元連接端12a以及選擇電路13的 j齡t *用以檢測主檢測電路14所檢測之運作資訊以外之 、評供應器1的其他運作狀況，以取得該不斷電電 運作資訊，於本實施例中，主檢測電路 ^電流1(1的運作資訊，而次檢測電路18可以 測輸出電流1〇以外之交流輸入賴Vin、儲能單元12的 17 1364901 電壓以及輸出電壓V。等運作資訊，麵這些其他的運作資 訊傳送至主控制電路〗5，时稍電電秘應器〗有更多 的相關進階功能更可以使不斷電電源供應器更穩定的運 作，主控制電路15更可以適時地關閉次檢測電路18 作。 於本實施例中’輸出過載檢測電路17包含第六二極體 D6am&it Dz(Zenef diGde) ’且串聯連接於次控制 電路16的觸發電路161的輸入端與主檢測電路14的檢測 訊號輸出端14a之間，其中，第六二極體〇6以及齊納二極 體Dz串聯連接於第四二極體a與主檢測電路14的檢測訊 號輸出端14a之間。於本實施例中，次控制電路16的隔離 電路165包含第十三電阻&3以及第三電容C3，且串聯連 接於比較電路163的輸出端與次控制驅動電路164的控制 端之間，於一些實施例中，該次控制電路16的隔離電路 165只有單一個第三電容eg串聯連接於比較電路163的輸 出端與次控制驅動電路164的控制端之間。於一些實施例 中，主控制電路15更包含一啟動電路(未圖示)藉由主控制 電路15的電源控制端15b連接於電源開關電路154的控制 端，用以啟動不斷電電源供應器1。 請參閱第一圖C與第三圖，第三圖係為本案另一較佳 實施例之不斷電電源供應器之細部電路示意圖。如第三圖 所示，第二圖與第一圖C相似，第三圖之不斷電電源供應 器1除了更包含輸出過載檢測電路17之不同處外，主檢測 電路14的電源端14b與比較電路163之電源端163a不同 於第一圖C連接於交流-直流轉換電路1〇的第二輸出端 18 1364901 i〇b’且更包含第七二極體a連接於選擇電路η的 與交流-直流轉換電路10的第二輸出端之間，且 直流轉換電路10的第二輸出端鳩也連接於主檢測 14的電源端Mb與次控制電路16的第二電源端说。电 於本只施例中，父流-直流轉換電路1〇的第二

i〇 b〗之第二直流電壓V2未中斷時，交流-直“換Ϊ 會分別措由主檢測電路14的電源端14b與次控制 路16的第二電源端16b提供電源給主檢測電路14盘比= 電路163使用。當交流_錢轉換電路1() $ 所產生之第二直流電壓州時，次控制電路16的驅： 及檢測電路162或主控制電路15的第一主控制驅動電= 152會猎由第七二極體供電源給主檢測電路心比 =。163制，使編咖14㈣⑽3麵 =主檢測電路14與比較電路163的電源端⑽，咖 1連接於儲能單元連接端12a，因此不斷電電源供應器丨 不細於待機或停止運作時，不會消耗舰單元12的電能， 所以，當不斷電電源供應器1使用儲能單元12提供電能仏 負載9時，本案不斷電供應器丨的供電_相對較長: 二奢:閱第一圖C以及第四圖，其中第四圖為第一^ 與電流訊號時序示意圖。如第四圖所示，在時間t。 與時間tl之間，輪出電流j。的運作資訊大於一特定電流 值，於本實施财，該特定電流值可為但不限於〇·3安培 ⑷，主控制電路15的控制器⑸由主 出電流I。的運作資訊並欺輸出電流！。的運作_大= 1364901 定電流值’主控制電路15合 1的運作由主控制電路15a 作且不斷電電源供應器 的比較電路⑹亦會由主檢測 =制电路16 運作資訊並判定輪出電流Iq ㈣流】。的 而產生高電位的比較電壓V 4 A作錄大於特定電流值， 源開關電路154，以啟動主；4=制聰動電路⑹堪動電 制電錢會停止運作15運作。此時，次控

广第一控制電〜第二二;5的控=二 壓Va3以及第四控制電壓 电塗、4二控制電 低電位，第二控制電s Va2a 2 ’第一控制電壓％為 為高電位，第四控制電壓第三控制電壓Va3 主控制電路15是利用高電位；^電位，於本實施例中， 制電路叫利用高電位的第二 制電路15運作，利用高電位 ^電壓％ 士止二人控

控制驅動電路153驅動雷调H 一上制電壓Va3使第二主 高電位的第四控：電v:第關電路_續導通，利用 動選擇電路13的第一開關元件第:主=電二52驅 與時間t】之間，第一控制Ql I，因此，在時間to 為低電位，:㈣娜16會^^梅電路獅電^ 電游供鮮丨料作由雜況，不斷電 路15在的錢丨。切狀紐值，主控制電 °° 主檢測電路14取得輸出電流I。的運 出電流的運作資訊小於特定電流值，於 ==制電路15會產生高電位的第-控制電壓 3制％路16開始運作，於本實施射，次控制 20 電路16的觸發電路161 %時，觸發電路轸㈣v : J『电位的苐-控制電壓 動及檢測電路162驅動\摆:由低電位變為高電位，使驅 次控制電路16拉兹k电路13的第一開關元件Q】， 供應器1騎私15的㈣，使顿電電源

輸出電流I。的f '輸電流1〇的運作資訊並判定 比較電>1 V # Γ小於蚊電祕，而產生低電位的 15的電_^="純路164停止㈣主控制電路 位，ίί:】二’第三控㈣壓Va3會由高電位變為低電 154，同時次=制驅動電路153停止驅動電源開關電路 ⑸，因此驅動電路164也停止驅動電源開關電路 關斷雷谓 ^、開關電路154會截止而使主控制電路15 第均作，職也會使得㈣11 151所產生的

第二控制電〜第三控制㈣％ μ接替主i制nVa4變為低電位’此時，由次控制電路 "電路15控制不斷電電源供應器1持續運作。 值，；時，輪出電流1〇的運作資訊大於特定電流 松ψ二、Γ 1路16的比較電路163由主檢測電路14取得 待定電=的運作資訊並判定輸出電流I。的運作資訊大於 路 。而產生向電位的比較電壓Vk使次控制驅動電 4驅動主控制電路15的電源開關電路154導通，以啟 主控：電路15運作，此時’主控制電路15的控制器151 i5f生1^電位的第三控制電壓Va3使第二主控制驅動電路 驅動電源開關電路154導通’高電位的第四控制電壓 21

Va4使笫 驅動選擇電路I::52接替驅動及檢測電路⑹ 控制電麼va2咖__ i 的第二 接替次控制電路16㈣魏+ 俾使主控制電路15 在時間W，於本供應器1持續運作。 的耗電量’控制器151會 二7 由向電錢變為低電位，於—些實

Va2可以維持在主控 制電虔 請參閱第二圖C、第三圖=:= 立。 五二C，f三圖之_電流訊號時序;意 時間“間之電壓:電；Z第四圖相似，且在時間t。與 相同。在時間=原供應叫^ 實施例中，主控制：

val啟動次控制電路16門：:電位的第-控制電麼 由低電位變為高電位，使；電路輸_ % 控制驅動f物鶴接替第—主 此時，次控制電路16 ==3:第::1關，， 較電壓V估“ 1 乂電路163亦會產生低電位的比 的電源電路164停止嫩控制電路15 電位 ㈣雪抑， 關斷電源而停止運作，此時，由次 “運作。6接替主控制電路15控制不斷電電源供應器1 在時間t7時’不斷電電源供應器1發生過載(0Ver 22 1364901 ioaa; 、”的測電路17由主檢_4取得輸出電 。的運作-貝訊，並判定輸出電流I。發生過裁而產生^ = =:/使觸發電路161產生低電位的觸發; 電壓d控制驅動及檢測電路162停止 元件Q】，俾使不斷電電胖岸器動第一開關 應斋1停止輸出電源。在經迟 ，後’在時間(8時，不斷電電源供應㈡ 流I。會降為零安離卜 —出電

請再參閱第-圖C、第二圖C與第三圖，於這 二’：動及檢測電路】62係由觸發電路161觸發而開“ 作，在鶴及檢測電路162 _獅後，_ 162會藉由第十電阻R1。與第十—電阻Rn將儲能單元^ 端12a的電塵％分壓使觸發電路輸出電昼％維持 電壓值以上，例如2.5伏特(V)，其中，儲能單元連接端^ 的電麗vb與觸發電路輸出㈣Vd間之關係式約略為

若儲能單元連接端12a的電壓Vb低於運作電壓值時，觸發 電路輸出 vd亦會低於三端觀元件1621内的參考^ 壓值使三端元件停止運作，進而使第五開關元件 Qs截止、驅動及檢測電路162停止驅動第一開關元件q 且選擇電路13的控制端電壓\為低電位，俾使不斷電電 源，器1停止運作。換言之，當不斷電電源供器】利用儲 能单元12的電能提供給負載9時，若驅動及檢測電路162 藉由儲能單元連接端12a檢測出儲能單元12的電量不足而 導致儲能單元連接端12a的電壓Vb低於運作電壓值，驅動 23 及檢測電路162會停止驅動第一開關元件Q】 電源供器1停止運作。 b或次控制電路16控制不斷電電源·器〗運 主控制電路15包含耗電量較高的控制H 151，即使控制哭 151運作在省電模式(Suspend M〇de)時的耗電量也:

次控制電路16運作時的耗電量少，因此，在時間t2與時間 b之間’主控制電路15停止運作而次控制電路^運作 不斷電電源供應n〗的整雜電量相對會減少彳【多 不，電電源供應II i的整體效率提高以及供電時間加長。 在時間t〇與時間tl之間，主控制電路15運作而次控制電 路16停止運作’主控制電路15會提供相對多於次^制杂 路16的相關進階功能，以滿足使用者的需求。 包

俾使不斷電 由上述可知，本案不斷電 綜上所述，本案不斷電電源供應器由主控制電路或次 控制電路控制不斷電電源供應器的運作，本案不斷電電源 供應器會依據骑電電源供應H的運作資訊，例如不斷電 電源供應器的輸出電流，而糾地啟動主控制電路或次控 制電路運作’更可以適時地關次控制電路或主控制電路 運作，以提高不斷電電源供應器的整體效率，特別是當不 斷电電源供應器在備用電源模式(lockup m〇cje)下運作時， 也就是不斷電電源供應器由儲能單元提供電能給負載時， 在儲能單元所辦的電；t相同之前提-P，械於傳統不斷 電電源供應器，本案不斷電電源供應器的供電時間較長， 此外，本案不斷電電源供應器的供電更可以適時地關閉相 對高耗電的控制器而不影響該不斷電電源供應 器的運作與 24 1364901 供電。 本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾， 然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。 【圖式簡單說明】 第一圖A.係為本案較佳實施例之不斷電電源供應器 之電路方塊示意圖。 第一圖B :係為第一圖a之電路細部方塊示意圖。 第一圖C .係為第一圖B之細部電路示意圖。 第二圖A.係為本案另一較佳實施例之不斷電電源供 應器之電路方塊示意圖。 第二圖B .係為第二圖A之電路細部方塊示意圖。 第二圖C:係為第二圖B之細部電路示意圖。 第三圖：係為本案另一較佳實施例之不斷電電源供應 器之細部電路示意圖。 第四圖：係為第一圖C之電壓與電流訊號時序示意圖。 第五圖：為第二圖C與第三圖之電壓與電流訊號時序 示意圖。 25

1364901 【主要元件符號說明】 1 :不斷電電源供應器 10 .交流-直流轉換電路 12 :儲能單元 14 :主檢測電路 16 :次控制電路 18 :次檢測電路 10b :第二輪出端 141 :電壓放大電路 1411 :第一運算放大器 14b、15a、163a、141a :電源端 16a :第一電源端 151 :控制器 151a〜151d :第一^^第四輸出端 154 :電源開關電路 162 :驅動及檢測電路 162a :驅動及檢測電路的控制端 W5 :隔離電路 1631 :第二運算放大器 Dz :齊納二極體 A :陽極端 Ref :參考端 v。：輪出電壓 Vs :第二直流電壓 νι。：輪出電流檢測訊號 9 :負载 11 .充電電路 13:選擇電路 15 :主控制電路 17 :輸出過載檢測電路 10a :第一輸出端 12a:儲能單元連接端 1421濾波電路 14a:檢測訊號輸出端 15b :電源控制端 16b :第二電源端 152·第一主控制驅動電路 153 ·第二主控制驅動電路 161 I觸發電路 163 :比較電路 164 :次控制驅動電路 1621 :三端穩壓元件 rt :檢測電阻 c :陰極端 G :控制端 :交流輸入電墨 V1 :第一直流電壓 L:輪出電流 Vd:觸發電路輸出電壓 26 1364901 vb:儲能單元連接端的電壓 vref:參考電壓 vk:比較電壓 vCQp :保護訊號 vg:選擇電路的控制端電壓 Dj—Dt:第一二極體〜第七二極體 Qi〜Q6:第一開關元件〜第六開關元件 (^〜(:3:第一電容〜第三電容 1^〜尺13 :第一電阻〜第十三電阻 val〜va4:第一控制電壓〜第四控制電壓

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Claims (1)

1^04901 七、申請專利範圍： 1. -種不斷電電源供應器，其係包含： 儲戒單元，係連接於一儲能單元連接端與一共接端之 間，用以儲存電能； 交机-直流轉換電路，用以將一交流輸入電壓轉換為 一第一直流電壓； 处w :充電電路，係連接於該交流-直流轉換電路以及該儲 • 此單兀考接端之間，用以對該儲能單元充電； 。。一垃擇電路，係連接於該交流-直流轉換電路、該儲能 早=連接端以及—負载，用以選擇性地輸出該第—直流電遷 或該儲能單元連接端之電壓至該負载； -主檢測電路，連接於該不斷電電源供應器的輸出迴路 上，用以產生一運作資訊； 主控制電路，連接於該主檢測電路與該 以控制該不斷電電源供應器運作；以及 -人控制電路’連接於該主檢測電路、該選擇電路與該 主控制電路，用輯繼不斷電電源供應賴作；…z 其中’社控财路與該次控㈣路依據 動運作或停止運作。 啟 2. 如申請專圍第〗項所述之顿電電源供絲，盆中該主 ::電路與該次控制電路更連接於該儲能單元連接端:該 直流轉換電路’由該儲能單元、該充 直流轉換電路供電。 飞4 乂机- 3. 如申請專種圍第丨項所述之不斷電電源供應器，並中 檢測電路包含-輸出電流檢測電路，該輸出電流檢測電^包 28 1364901 含： 一檢測電阻’«熟麟骑電電 路上，用以檢測該不斷電電源供應器的二2出迴 應的一檢測電阻電壓訊號；以及 印冤冰並產生對 以將該檢測電 而該輸出電流 一電壓放大電路，連接於該檢測電阻，用 阻電麼訊號放大以產生—輪出電流檢測訊號， 檢測訊號包含至少一該運作資訊。

4·如申請專利範圍第3項所述之不斷電 壓放大電路包含： 電源供應器，其中該電 一第一運算放大器； ^ 一第一電阻’該第一電阻的一端連接於該第一運算放大 器的輸出端，另一端連接於該第一運算放大器的負輸:端； 以及 一第二電阻，該第二電阻的一端連接於該第一運算放大 器的負輸入端，該第二電阻的另一端連接於該共接端 籲5.如巾請專利範圍第3項所述之不斷電電驗應器，其中該輸 出電流檢測電路更包含一濾波電路，連接於該檢測電阻與該 電壓放大電路之間。 6. 如申請專利範圍第5項所述之不斷電電源供應器，其中該濾 波電路包含一第三電阻以及一第一電容串聯連接於一串接 端’該串接端與該電壓放大電路連接。 7. 如申請專利範圍第1項所述之不斷電電源供應器，其中該主 控制電路包含： 一電源開關電路，連接於該儲能單元連接端； 一第一主控制驅動電路，連接於該選擇電路，用以驅動 29 該選擇電路運作； 路’連接於該電源開關電路、該次 一㈣ 電源關f路料絲止；以及 制驅動電：該主控制驅動電路、該第二主控

9 制》申ί專利範圍第7項所述之不斷電電源供應器，其中該控 态為微控制器或數位訊號處理器。 '^工 申明專概H第7項所述之不斷電電源 〜主控制驅動電路包含： 亥第 綠二：=:f件的集極端連接於該電

一第四電阻，該第四電阻之—端連接於該第二開關元件 的基極端，該第四電_另—端連接於該控制器。 .如申請專利範圍第7項所述之不斷電電源供應器，其中該 電源開關電路包含： ^ 第—開關元件’該第三開關元件的射極端連接於該 父流·直流轉換電路的第—輸出端或儲能單元連接端，該第 三開關元件的集極端連接於該控制器的一電源端； 一第五電阻’該第五電_—端連接於該次控制電路 與該第一主控制驅動電路，該第五電阻的另一端連接於該 第三開關元件的基極端；以及 一第六電阻連接於該第三開關元件的射極端及基極端 30 4 間。 項所述之不斷電電源供應H，其中該 π.如申請專利範圍第 次控制電路包含：

驅動及㈣電路，連接於糊發電路與該選擇電 ’以雜賴發電路輸Α雜選擇性地轉選擇電路 運作； 一比較祕’連接於社制電路，心將代表該運 . 作貪訊之檢測訊號與一參考電壓比較而產生對應的一比較 電壓；以及 一次控制驅動電路’連接於該比較電路與該主控制電 路’用以依獅比較電壓決定是㈣啟社㈣電路之電 源，使該主控制電路開始運作。 包 _ 12,如申請專利範圍第11項所述之不斷電電源供應n，其中兮 觸發電路包含： ' °Λ 一第四開關元件，該第四開關元件的集極端連接於該 驅動及檢測電路的控制端； 一第七電阻，該第七電阻的一端連接於該第四開關元 件的集極端； 一第三二極體，該第三二極體串聯連接於該第七電 阻，且連接於該主控制電路； 一第八電阻，該第八電阻的一端連接於該第四開關元 件的基極端；以及 31 1364901 阻，體串料接於該第八電 13·如申。月專利範圍第η項所述之㈣料❹^ ^ ^ ”及檢㈣路包含1五關其2 η::電阻、-第十-電阻以及-個三端穩壓元 二電阻的一端連接於該第五開關元件的基極 ^ 阻的另―端連接於該三端穩壓元件的_ :士:：=:== 輸出端與該三端穩壓元件的參考端，該第十-電阻的 連接於該第五二極體的陽極端與該第五開關元件的 14·如申明專利範圍第u項所述之不斷電電源供應器，其中該 一第二運算放大器’該第二運算放大器的正 連接於該主檢測電路，該第二運算放大器的負輸入 電壓’該第二運算放A器的輸出端連接於該 的㈣端’用以將代表該運作資訊之檢測 況I、該參考電麗比較而產生對應的該比較電屋，以控制 該次控制驅動電路運作。 】5·如申請專利範圍第u項所述之不斷電電源供應器，其中該 j控制驅動電路包含-第十二電阻、—第二電容以及一第 八開關70件’其中’該第六開關元件的陽極端連接於該主 32 該第六開關元件的陰極端連接於該共接端，該 第六開關元件的控制端連接於該比較

電源，使該主控制電路開始運作。 隔離電路連接於該比較電路與該次控 之間，用以隔離直流或重置該次控制 ι6::=:==㈣，，其中該 制驅動電路的控制端之間 驅動電路》 α如申請專利範圍第16項所述之不斷電電源供應器，其中該 隔離電路包含—第十三電阻以及—第三電容，且串聯連接 於該比較電路與該次控制驅動電路的控制端之間。 .如申請專利範圍第！項所述之不斷電電源供應器，更包含 一輸出過載檢測電路，該輸出過載檢測電路連接於該主檢 測電路的檢測訊號輸出端與該次控制電路之間。 如申請專利範圍第18項所述之不斷電電源供應器，其中該 輸出過載檢測電路包含一包含第六二極體以及一齊納二極 體，該第六二極體與該齊納二極體串聯連接於該次控制電 路與該主檢測電路的檢測訊號輸出端之間。 如申請專利範圍第1項所述之不斷電電源供應器，其中該 選擇電路包含一第一二極體、一第二二極體以及一第一開 關元件，其中，該第一二極體的陽極端連接於該交流-直流 轉換電路，該第一二極體的陰極端連接於該第二二極體的 陰極端與該負載’該第二極體的陽極端連接於該儲能單元 連接端，而該第一開關元件連接於該共接端與該負載的迴 路上，且該第一開關元件的控制端連接於該主控制電路以 丄綱901 ==】:=:控制1_次_路控制 21·^^利龍第丨項所述之颂”絲，更包人 :=端連接於該主檢測電路的二= 2“t:專利範圍第1項所述之不斷電電源供應器，更包人 -人=電路，連接於該主控制電路、該交流·直流轉“ 咐ΪΓ巧极接端以及該選擇電路的輸出端，用以檢 供 ==他電該運作資訊以外之該不斷電電源 23 項所述之不斷電電源供應器，其中該 作資訊為ir心電電源供應器的一輸出電流’該其他運 電電源供的錢及/或該不斷 24===上:述之不斷電電源供應器，其中該 不斷電電源供應:電路係交替運作，用以交替控制該 34