實際應用變流方案 單片機在線UPS設計廣為流傳

1、引言

UPS(UninterruptiblePowerSystem)交流電源越來越廣泛地應用于國民經濟的各個領域。本文將介紹一種實用的簡單在線式UPS。

2、UPS電源的基本結構

將220V電網電壓經全橋整流提供直流是實際應用中最為廣泛的變流方案，但會使電網產生嚴重畸變的非正弦電流而危害電網。較為理想的方法是采用功率因數(shù)校正措施?？刂破鞑捎霉β室驍?shù)校正控制芯片UC3855A/B。

3、市電一蓄電池切換電路

它由兩個遲滯比較器組成，市電經過整流，分壓與由5V基準電壓分壓得到的電壓相比較，輸出接到51單片機4腳。

(1)當市電電壓大于170V

51單片機當檢測到4腳電平為高電平，市電工作指示燈亮起，蓄電池處于充電狀態(tài)。

(2)當市電電壓小于160V左右

51單片機當檢測到4腳電平為低電平，市電工作指示燈熄滅，蓄電池放電指示燈亮起?？刂评^電器，使得市電停止工作。4、蓄電池充放電切換及輔助電源

蓄電池充放電電路及輔助電源電路可由主變壓器，整流橋，以及可調三端穩(wěn)壓管LM317以及LM7812組成。充電電路的通、斷由51單片機的6腳控制。當市電正常時，蓄電池放電指示燈熄滅，同時充電指示燈亮起。當市電不正常時，蓄電池放電指示燈亮起，同時充電指示燈熄滅。

市電經過變壓器降壓并整流，濾波成平滑的直流電壓27V，加到三端穩(wěn)壓器LM317的輸入端，再經三端穩(wěn)壓器LM317穩(wěn)壓，輸出約12V的直流電壓。構成SG3524的輔助電源。另外5V電源可由SG3525的16腳獲得。

5、逆變穩(wěn)壓電路

逆變器主電路圖采用全橋逆變電路。控制器采用SG3525，根據SG3525的工作原理，要得到SPWM波，必須有一個幅值在l～3.5V與市電同步的的正弦信號，與鋸齒波比較，生成SPWM脈寬調制波。

取得市電同步信號中，通過一個遲滯比較器和一個二階濾波器，其功能就是獲得一個50Hz的正弦波信號。為保護開關管，采用隔離驅動，驅動電路圖2由驅動脈沖放大和5V基準組成。

6、軟啟動

UPS的設計思想是在用戶開機后，總開關指示燈亮起，首先通過51單片機程序設定4s的延遲時間，即封鎖逆變器，減少故障率。同時市電旁路指示燈亮起，市電旁路導通。當運行了4s以后，逆變器正常工作，市電旁路繼續(xù)導通。不過是在空載工作。等到經過21S左右，逆變器已經可以輸出穩(wěn)定的，標準的工頻50Hz，220V且與市電同相時，市電旁路指示燈熄滅，逆變器開始工作。

7、結束語

基于單片機的在線式UPS電路，輸入交流電壓范圍在170～265V左右，輸出電壓范圍在200～240V的50Hz的正弦波，輸出功率為500W。切換時間可以保證在3.5～5ms之間，基本滿足了一般的需求，在特殊領域里，可以采用多個蓄電池并聯(lián)的冗余技術，一旦檢測到蓄電池放電電壓降低到臨界值，開關立刻切換到另一蓄電池供電，保證輸出電壓的連續(xù)性。