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24V直流不间断电源设计

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UPS电源还搭载了微处理器,它可以将输入、输出、电池、坏境等数据进行相关的运算,并且控制整流器、逆变器以及静态开关等装置,对外部的指令进行响应。而整流和充电单元的主要功能是整流控制信号和及时充电的作用,电池组和直流的总线是并联运行的,所以整流器可以对电池完成充电。当然,电池电压如果比浮充电压更低时,整流器处在恒流模式,微处理器就要对充电电流反馈和用户设置的电池容量进行计算分析。
1.2 不间断电源的分类
按照逆变器的工作方式来分UPS分为后备式 (或称离线式OFFLINE) 和在线式(ONLINE)两种。后备式UPS的逆变器在UPS正常工作时处于后备状态,只有在市电异常时才起到逆变作用,而在线式UPS的逆变器无论在市电模式还是电池模式一直都在工作状态。后备式UPS功率比较小、价格便宜,主要用在对电源质量不高的地方,比如个人电脑;在线式UPS输出的电源精度高,价格也比较高,主要用在对电源质量要求较高的场合,比如机房。
按照UPS的后备时间UPS可以分为标准机和长延时机。标准机后备时间比较短,一般只有几分钟,长延时机可以根据需要配置电池延长UPS的后备工作时间。
按照UPS外形结构UPS可以分为塔式UPS、机架式UPS、以及含机柜的模块化UPS。

24V直流不间断电源设计
在硬件电路设计上,采用NCP1397为主控芯片的半桥LLC谐振电路由三个部分构成,分别为半桥LLC硬件主拓扑,LLC谐振控制电路,同步整流控制电路。如图2.4所示,AC-DC升压型有源功率因数校正电路输出的385V直流电压进入半桥LLC谐振电路硬件主拓扑,经过Q3、Q6两个MOS管组成的半桥电路进入谐振腔,在L2(即Lr)、C39和T1中的Lm组成的谐振网络中发生谐振作用后到达变压器。电能通过中心带抽头的变压器到达副边,通过副边同步整流管互补的开关动作得到了直流电压,最后在极性电容、非极性电容和电感组成的π型滤波网络中输出48V稳压直流电。图2.5所示的半桥LLC谐振控制电路是以NCP1397为核心的芯片外围电路。BO引脚通过电阻R6、R10、R14、R21的分压作用采集半桥LLC谐振电路的输入电压,FB引脚也通过分压电阻采集输出电压,芯片通过对BO、FB引脚采集来的电压进行处理,最终给出正确的控制信号。图2.5所示为同步整流控制电路。考虑到电路性能的进一步优化,在原有半桥LLC拓扑不变的前提下,设计中将同步整流技术应用在变压器的副边,在半桥LLC硬件主拓扑上用两个MOS管替代普通二极管整流,在变压器的副边引入了同步整流技术。采用MOS管整流,通过采集检测变压器副边信号,直接控制栅极的开断,可以有效提升效率。NNCP4304同步整流控制器的CS引脚直接采集变压器副边的电流,通过芯片内部的工作由DRV引脚输出PWM波,保证副边电流过零时才驱动MOS管关断,T-on、T-off两个引脚分别由与之相连的电阻调整最小的导通时间和关断时间。


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