改良型电源供应电路论文和设计-黎益朝

全文摘要

本实用新型公开一种改良型电源供应电路，包括：一市电电源、第一至第六硅控整流器、第一至第二电池、第一至第二电感、第一至第四功率开关组件以及第一至第二电容。当该市电电源输入为正半周时，该第一、六硅控整流器开通，该第三、五、二、四硅控整流器关闭，该第一功率开关组件动作，电能量通过该第三功率开关组件的二极管传送到该第一电容，维持该第一电容上的电压为固定值；同时该第二功率开关组件关闭，该第四功率开关组件动作，电流流过该第二电感并对该第二电池充电。借此，达到充分利用电路器件，并且可以获得更大的充电电流的目的，同时获得更高的效率，以及能够节省能源，减少碳排放。

主设计要求

1.一种改良型电源供应电路，运用于不断电电源供应系统而为单相、两相或是三相的电路中，其特征在于，该改良型电源供应电路包括：一市电电源；一第一硅控整流器，该第一硅控整流器的第一端耦接于该市电电源；一第三硅控整流器，该第三硅控整流器的第二端耦接于该第一硅控整流器的第二端；一第五硅控整流器，该第五硅控整流器的第一端耦接于该第三硅控整流器的第二端，该第五硅控整流器的第二端耦接于该第三硅控整流器的第一端；一第一电池，该第一电池的第一端耦接于该第三硅控整流器的第一端；一第一电感，该第一电感的第一端耦接于该第五硅控整流器的第一端；一第一功率开关组件，该第一功率开关组件的第一端耦接于该第一电感的第二端，该第一功率开关组件的第二端耦接于该第一电池的第二端；一第三功率开关组件，该第三功率开关组件的第二端耦接于该第一电感的第二端；一第一电容，该第一电容的第一端耦接于该第三功率开关组件的第一端，该第一电容的第二端与该第一电池的第二端；一第一电阻，该第一电阻与该第一电容为并联连接；一第二硅控整流器，该第二硅控整流器的第二端耦接于该市电电源；一第四硅控整流器，该第四硅控整流器的第一端耦接于该第二硅控整流器的第一端；一第六硅控整流器，该第六硅控整流器的第一端耦接于该第四硅控整流器的第二端，该第六硅控整流器的第二端耦接于该第四硅控整流器的第一端；一第二电池，该第二电池的第一端耦接于该第一电池的第二端，该第二电池的第二端耦接于该第四硅控整流器的第二端；一第二功率开关组件，该第二功率开关的第一端耦接于该第二电池的第一端；一第二电容，该第二电容的第一端耦接于该第二电池的第一端；一第二电阻，该第二电阻与该第二电容为并联连接；一第四功率开关组件，该第四功率开关组件的第一端耦接于该第二功率开关组件的第二端，该第四功率开关组件的第二端耦接于该第二电容的第二端；及一第二电感，该第二电感的第一端耦接于该第六硅控整流器的第二端，该第二电感的第二端耦接于该第二功率开关组件的第二端。

设计方案

1.一种改良型电源供应电路，运用于不断电电源供应系统而为单相、两相或是三相的电路中，其特征在于，该改良型电源供应电路包括：

一市电电源；

一第一硅控整流器，该第一硅控整流器的第一端耦接于该市电电源；

一第三硅控整流器，该第三硅控整流器的第二端耦接于该第一硅控整流器的第二端；

一第五硅控整流器，该第五硅控整流器的第一端耦接于该第三硅控整流器的第二端，该第五硅控整流器的第二端耦接于该第三硅控整流器的第一端；

一第一电池，该第一电池的第一端耦接于该第三硅控整流器的第一端；

一第一电感，该第一电感的第一端耦接于该第五硅控整流器的第一端；

一第一功率开关组件，该第一功率开关组件的第一端耦接于该第一电感的第二端，该第一功率开关组件的第二端耦接于该第一电池的第二端；

一第三功率开关组件，该第三功率开关组件的第二端耦接于该第一电感的第二端；

一第一电容，该第一电容的第一端耦接于该第三功率开关组件的第一端，该第一电容的第二端与该第一电池的第二端；

一第一电阻，该第一电阻与该第一电容为并联连接；

一第二硅控整流器，该第二硅控整流器的第二端耦接于该市电电源；

一第四硅控整流器，该第四硅控整流器的第一端耦接于该第二硅控整流器的第一端；

一第六硅控整流器，该第六硅控整流器的第一端耦接于该第四硅控整流器的第二端，该第六硅控整流器的第二端耦接于该第四硅控整流器的第一端；

一第二电池，该第二电池的第一端耦接于该第一电池的第二端，该第二电池的第二端耦接于该第四硅控整流器的第二端；

一第二功率开关组件，该第二功率开关的第一端耦接于该第二电池的第一端；

一第二电容，该第二电容的第一端耦接于该第二电池的第一端；

一第二电阻，该第二电阻与该第二电容为并联连接；

一第四功率开关组件，该第四功率开关组件的第一端耦接于该第二功率开关组件的第二端，该第四功率开关组件的第二端耦接于该第二电容的第二端；及

一第二电感，该第二电感的第一端耦接于该第六硅控整流器的第二端，该第二电感的第二端耦接于该第二功率开关组件的第二端。

2.如权利要求1所述的改良型电源供应电路，其特征在于，当该市电电源输入为正半周时，该第一硅控整流器开通，该第三硅控整流器及该第五硅控整流器关闭，该第一功率开关组件动作，电能量通过该第三功率开关组件的二极管传送到该第一电容，维持该第一电容上的电压为固定值；同时该第二硅控整流器及该第四硅控整流器关闭，该第六硅控整流器开通，该第二功率开关组件关闭，该第四功率开关组件动作。

3.如权利要求2所述的改良型电源供应电路，其特征在于，当市电电源输入为正半周时，且该第四功率开关组件为开通时，电流从该第二电容的第一端流入该第二电池、该第六硅控整流器、该第二电感以及该第四功率开关组件而对该第二电池充电，且该第二电感储存电能量；当市电电源输入同为正半周时，且该第四功率开关组件为关闭时，储存在该第二电感上的电能量被释放，电流经过该第二电感、该第二功率开关组件、该第二电池及该第六硅控整流器组件而续流，对该第二电池充电。

4.如权利要求1所述的改良型电源供应电路，其特征在于，该第一硅控整流器至该第六硅控整流器的该第一端皆为一阳极端，该第一硅控整流器至该第六硅控整流器的该第二端皆为一阴极端；该第一功率开关组件至该第四功率开关组件的该第一端皆为一集电极端，该第一功率开关组件至该第四功率开关组件的该第二端皆为一发射极端。

5.如权利要求1所述的改良型电源供应电路，其特征在于，该第一功率开关组件至该第四功率开关组件为功率型的MOSFET、IGBT、BJT、MOS、CMOS、JFET组件或是IGBT的开关模组，或者是具有该些器件功能的组合。

6.一种改良型电源供应电路，运用于不断电电源供应UPS中，可为单相、两相或是三相的电路，其特征在于，该改良型电源供应电路包括有：

一市电电源；

一第一硅控整流器，该第一硅控整流器的第一端耦接于该市电电源；

一第三硅控整流器，该第三硅控整流器的第二端耦接于该第一硅控整流器的第二端；

一第五硅控整流器，该第五硅控整流器的第一端耦接于该第三硅控整流器的第二端，该第五硅控整流器的第二端耦接于该第三硅控整流器的第一端；

一第一二极管，该第一二极管的第二端耦接于该第五硅控整流器的第一端；

一第一电感，该第一电感的第一端耦接于该第五硅控整流器的第一端；

一第一功率开关组件，该第一功率开关组件的第一端耦接于该第一电感的第二端，该第一功率开关组件的第二端耦接于该第一二极管的第一端；

一第三功率开关组件，该第三功率开关组件的第二端耦接于该第一电感的第二端；

一第一电容，该第一电容的第一端耦接于该第三功率开关组件的第一端，该第一电容的第二端与该第一二极管的第一端；

一第一电阻，该第一电阻与该第一电容为并联连接；

一第一电池，该第一电池的第一端耦接于该第三硅控整流器的第一端；

一第二硅控整流器，该第二硅控整流器的第二端耦接于该市电电源；

一第四硅控整流器，该第四硅控整流器的第一端耦接于该第二硅控整流器的第一端，该第四硅控整流器的第二端耦接于该第一电池的第二端；

一第六硅控整流器，该第六硅控整流器的第一端耦接于该第四硅控整流器的第二端，该第六硅控整流器的第二端耦接于该第四硅控整流器的第一端；

一第二二极管，该第二二极管的第一端耦接于该第一电池的第二端，该第二二极管的第二端耦接于该第一二极管的第一端；

一第二功率开关组件，该第二功率开关的第一端耦接于该第二二极管的第二端；

一第二电容，该第二电容的第一端耦接于该第二二极管的第二端；

一第二电阻，该第二电阻与该第二电容为并联连接；

一第二电感，该第二电感的第一端耦接于该第六硅控整流器的第二端，该第二电感的第二端耦接于该第二功率开关组件的第二端。

7.如权利要求6所述的改良型电源供应电路，其特征在于，当该市电电源输入为正半周时，该第一硅控整流器开通，该第三硅控整流器及该第五硅控整流器关闭，该第一功率开关组件动作，电能量通过该第三功率开关组件的二极管传送到该第一电容，维持该第一电容上的电压为固定值；同时该第二硅控整流器及该第四硅控整流器关闭，该第六硅控整流器开通，该第二功率开关组件关闭，该第四功率开关组件动作，则流过该第二电感上的电流经过该第一二极管而对第一电池充电。

8.如权利要求7所述的改良型电源供应电路，其特征在于，当市电电源输入为正半周时，且该第四功率开关组件为开通时，电流从该第二电容的第一端流入该第一二极管、该第一电池、该第六硅控整流器、该第二电感以及该第四功率开关组件而对该第一电池充电，且该第二电感储存电能量；当市电电源输入同为正半周时，且该第四功率开关组件为关闭时，储存在该第二电感上的电能量被释放，电流经过该第二电感、该第二功率开关组件、该第一二极管、该第一电池及该第六硅控整流器组件而续流，对该第一电池充电。

9.如权利要求6所述的改良型电源供应电路，其特征在于，该第一硅控整流器至该第六硅控整流器的该第一端皆为一阳极端，该第一硅控整流器至该第六硅控整流器的该第二端皆为一阴极端；该第一二极管至该第二二极管的该第一端皆为阳极端，该第一二极管至该第二二极管的该第二端皆为阴极端；该第一功率开关组件至该第四功率开关组件的该第一端皆为一集电极端，该第一功率开关组件至第四功率开关组件的该第二端皆为一发射极端。

10.如权利要求6所述的改良型电源供应电路，其特征在于，该第一功率开关组件至该第四功率开关组件为功率型的MOSFET、IGBT、BJT、MOS、CMOS、JFET组件或是IGBT的开关模组，或者是具有该些器件功能的组合。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种改良型电源供应电路，特别是一种具有单极式单电池与单极式双电池，且具有整流和充电功能的两种拓扑电路架构的改良型的不断电电源供应系统(UPS)的电源供应电路。

背景技术

现有的电力电子领域中，针对现有市场中UPS的电路架构而言，通常会有双极的电路，第一级为一个整流电路(或者是一个功率因子校正电路)，第二级为一个电池的充电电路，第一级为前极电路，第二级为后极电路。

一般而言，第一级电路中具有功率因子校正的作用，借以维持该第一级电路输出端的电容上的电压为一稳定的电压值。第二级的充电电路的现有电路架构作法，是通过组成两组的降压型(Buck)电路而完成。但，现有UPS的充电电路架构，如果需要进一步加大充电电流的时候，则需要设计更大的电感和选择容量更大的半导体相关器件，成本会进一步加大，并且其使用的器件也会比较多，成本也会增加更多，有待且必要加以改善。

实用新型内容

本实用新型涉及一种改良型电源供应电路，能够针对现有的UPS电源供应电路无法满足充分利用电路器件的应用，而另通过市电电源的正负半周波形是交替进行的，设计将空闲的半边电路拓扑架构加以利用与运用，用以针对单电池组或双电池组的架构加以充电，使得充电部分的电路拓扑架构与功率因子校正电路的拓扑架构能共享部分的电路器件，达到充分利用电路器件，并且可以获得更大的充电电流的目的，且在相同的充电电流下，也将获得更高的效率，达到能源高效利用并可节能减排。

本实用新型所述的一种改良型电源供应电路，运用于不断电电源供应 UPS或者是其他AC-DC电路架构中，且可为单相、两相或是三相的电路中，该改良型电源供应电路，是包括有：一市电电源；一第一硅控整流器，该第一硅控整流器的第一端耦接于该市电电源；一第三硅控整流器，该第三硅控整流器的第二端耦接于该第一硅控整流器的第二端；一第五硅控整流器，该第五硅控整流器的第一端耦接于该第三硅控整流器的第二端，该第五硅控整流器的第二端耦接于该第三硅控整流器的第一端；一第一电池，该第一电池的第一端耦接于该第三硅控整流器的第一端；一第一电感，该第一电感的第一端耦接于该第五硅控整流器的第一端；一第一功率开关组件，该第一功率开关组件的第一端耦接于该第一电感的第二端，该第一功率开关组件的第二端耦接于该第一电池的第二端；一第三功率开关组件，该第三功率开关组件的第二端耦接于该第一电感的第二端；一第一电容，该第一电容的第一端耦接于该第三功率开关组件的第一端，该第一电容的第二端与该第一电池的第二端；一第一电阻，该第一电阻与该第一电容为并联连接；一第二硅控整流器，该第二硅控整流器的第二端耦接于该市电电源；一第四硅控整流器，该第四硅控整流器的第一端耦接于该第二硅控整流器的第一端；一第六硅控整流器，该第六硅控整流器的第一端耦接于该第四硅控整流器的第二端，该第六硅控整流器的第二端耦接于该第四硅控整流器的第一端；一第二电池，该第二电池的第一端耦接于该第一电池的第二端，该第二电池的第二端耦接于该第四硅控整流器的第二端；一第二功率开关组件，该第二功率开关的第一端耦接于该第二电池的第一端；一第二电容，该第二电容的第一端耦接于该第二电池的第一端；一第二电阻，该第二电阻与该第二电容为并联连接；一第四功率开关组件，该第四功率开关组件的第一端耦接于该第二功率开关组件的第二端，该第四功率开关组件的第二端耦接于该第二电容的第二端；及一第二电感，该第二电感的第一端耦接于该第六硅控整流器的第二端，该第二电感的第二端耦接于该第二功率开关组件的第二端。

在一实施例中，当该市电电源输入为正半周时，该第一硅控整流器开通，该第三硅控整流器及该第五硅控整流器关闭，该第一功率开关组件动作，电能量通过该第三功率开关组件的二极管传送到该第一电容，维持该第一电容上的电压为固定值；同时该第二硅控整流器及该第四硅控整流器关闭，该第六硅控整流器开通，该第二功率开关组件关闭，该第四功率开关组件动作。

在一实施例中，当市电电源输入为正半周时，且该第四功率开关组件为开通时，电流从该第二电容的第一端流入该第二电池、该第六硅控整流器、该第二电感以及该第四功率开关组件而对该第二电池充电，且该第二电感储存电能量；当市电电源输入同为正半周时，且该第四功率开关组件为关闭时，储存在该第二电感上的电能量被释放，电流经过该第二电感、该第二功率开关组件、该第二电池及该第六硅控整流器组件而续流，对该第二电池充电。

在一实施例中，该第一硅控整流器至该第六硅控整流器的该第一端皆为一阳极端，该第一硅控整流器至该第六硅控整流器的该第二端皆为一阴极端；该第一功率开关组件至该第四功率开关组件的该第一端皆为一集电极端，该第一功率开关组件至该第四功率开关组件的该第二端皆为一发射极端。

在一实施例中，该第一功率开关组件至该第四功率开关组件为功率型的 MOSFET、IGBT、BJT、MOS、CMOS、JFET组件或是IGBT的开关模组，或者是具有该些器件功能的组合。

本实用新型另涉及一种改良型电源供应电路，运用于不断电电源供应 UPS中，可为单相、两相或是三相的电路，该改良型电源供应电路包括有：一市电电源；一第一硅控整流器，该第一硅控整流器的第一端耦接于该市电电源；一第三硅控整流器，该第三硅控整流器的第二端耦接于该第一硅控整流器的第二端；一第五硅控整流器，该第五硅控整流器的第一端耦接于该第三硅控整流器的第二端，该第五硅控整流器的第二端耦接于该第三硅控整流器的第一端；一第一二极管，该第一二极管的第二端耦接于该第五硅控整流器的第一端；一第一电感，该第一电感的第一端耦接于该第五硅控整流器的第一端；一第一功率开关组件，该第一功率开关组件的第一端耦接于该第一电感的第二端，该第一功率开关组件的第二端耦接于该第一二极管的第一端；一第三功率开关组件，该第三功率开关组件的第二端耦接于该第一电感的第二端；一第一电容，该第一电容的第一端耦接于该第三功率开关组件的第一端，该第一电容的第二端与该第一二极管的第一端；一第一电阻，该第一电阻与该第一电容为并联连接；一第一电池，该第一电池的第一端耦接于该第三硅控整流器的第一端；一第二硅控整流器，该第二硅控整流器的第二端耦接于该市电电源；一第四硅控整流器，该第四硅控整流器的第一端耦接于该第二硅控整流器的第一端，该第四硅控整流器的第二端耦接于该第一电池的第二端；一第六硅控整流器，该第六硅控整流器的第一端耦接于该第四硅控整流器的第二端，该第六硅控整流器的第二端耦接于该第四硅控整流器的第一端；一第二二极管，该第二二极管的第一端耦接于该第一电池的第二端，该第二二极管的第二端耦接于该第一二极管的第一端；一第二功率开关组件，该第二功率开关的第一端耦接于该第二二极管的第二端；一第二电容，该第二电容的第一端耦接于该第二二极管的第二端；一第二电阻，该第二电阻与该第二电容为并联连接；一第四功率开关组件，该第四功率开关组件的第一端耦接于该第二功率开关组件的第二端，该第四功率开关组件的第二端耦接于该第二电容的第二端；及一第二电感，该第二电感的第一端耦接于该第六硅控整流器的第二端，该第二电感的第二端耦接于该第二功率开关组件的第二端。

在一实施例中，当市电电源输入为正半周时，且该第四功率开关组件为开通时，电流从该第二电容的第一端流入该第一二极管、该第一电池、该第六硅控整流器、该第二电感以及该第四功率开关组件而对该第一电池充电，且该第二电感储存电能量；当市电电源输入同为正半周时，且该第四功率开关组件为关闭时，储存在该第二电感上的电能量被释放，电流经过该第二电感、该第二功率开关组件、该第一二极管、该第一电池及该第六硅控整流器组件而续流，对该第一电池充电。

在一实施例中，该第一硅控整流器至该第六硅控整流器的该第一端皆为一阳极端，该第一硅控整流器至该第六硅控整流器的该第二端皆为一阴极端；该第一二极管至该第二二极管的该第一端皆为阳极端，该第一二极管至该第二二极管的该第二端皆为阴极端；该第一功率开关组件至第四功率开关组件的该第一端皆为一集电极端，该第一功率开关组件至第四功率开关组件的该第二端皆为一发射极端。

在一实施例中，第一功率开关组件至第四功率开关组件为功率型的 MOSFET、IGBT、BJT、MOS、CMOS、JFET组件或是IGBT的开关模组，或者是具有该些器件功能的组合。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的电路拓扑连接示意图；

图2为本实用新型第一实施例中对第二电池充电的示意图；

图3为本实用新型第一实施例中对第二电池充电的另一路径示意图；

图4为本实用新型第二实施例的电路拓扑连接示意图；

图5为本实用新型第二实施例中对第一电池充电的示意；

图6为本实用新型第二实施例中对第一电池充电的另一路径示意图；

图7为本实用新型第三实施例的电路拓扑连接示意图；

图8为本实用新型第四实施例的电路拓扑连接示意图。

具体实施方式

在下文中将参阅随附图式，借以更充分地描述各种例示性实施例，并在随附图式中展示一些例示性实施例。然而，本实用新型的概念可能以许多不同形式来加以体现，且不应解释为仅限于本文中所阐述的例示性实施例。确切而言，提供此等例示性实施例使得本实用新型将为详尽且完整，且将向本领域普通技术人员充分传达本实用新型概念的范畴。在诸图式中，可为了清楚而夸示电路方块、电路组件的大小以及相对的位置，其中对于类似数字始终指示类似组件。

应理解，虽然在本文中可能使用术语开关组件系包括有多个功率开关组件，是指一种切换组件的表达术语，但并不限定是采用IGBT、BJT、MOS、CMOS、 JFET或是MOSFET，亦或者是具有该些器件功能的组合，即此等组件不应受此等电子组件实际产品术语之限制。以及本文所出现之第一至第六硅控整流器 SCR1至SCR6、第一至第四功率开关组件Q1至Q4、第一至第二电容C1至C2 或是第一至第二电感L1至L2…等等，此等术语乃用以清楚地区分一组件与另一组件，并非具有一定的组件顺序排列关系，即有可能会有第一开关、第三开关而无第二开关的组件实施态样，乃非一定具有连续关系之序号作为组件符号之标示。

如本文中所使用术语之第一端、第二端、上端或下端、左侧端或右侧端等等，此等术语乃用以清楚地区分一个组件的一端点与该组件的另一端点，或为区分一组件与另一组件之间，或是一个端点与另一个端点之间系为不同，其并非用以限制该文字序号所呈现之顺序关系，且非必然有数字上连续之关系；又，本文使用有术语「复数个」或「多个」来描述具有设置多个电路组件，但此等复数个组件并不仅限于实施有二个、三个或四个及四个以上的组件数目表示所实施的技术；以上，合先叙明。

本实用新型公开一种改良型电源供应电路，是运用于不断电电源供应系统(UPS)的电路架构中，并且不限制输入的相数，即可单相，两相或者三相的电路架构中，需声明者，本实用新型除了能运用于UPS之外，对于各种AC-DC 的整流与充电电路，皆能适用。其中本实用新型所设置的电路组件之设计为考虑到前级的功率因子校正电路PFC在工作时，其市电供应的正负半周，乃是交替进行的。因此，规划设计将空闲的半边周期的功率因子校正电路PFC 充分的利用起来，用以针对电池执行充电。并且充电相关的电路将会与功率因子校正电路PFC共享部分器件与电路组件，达到充分利用器件与电路组件之目的，并且可以获得更大的充电电流的作用。再者，在相同的充电电流下，也将能够获得更高的效率，达到能源高效率利用，节能减排，增进环境绿能保护之远大目标。

图1所示为本实用新型所述的改良型电源供应电路的电路拓扑结构，包括有一市电电源10、第一至第六硅控整流器SCR1至SCR6、第一至第二电池 BAT1、BAT2、第一至第二电感L1至L2、第一至第四功率开关组件Q1至Q4 及第一至第二电容C1至C2。首先在此先行定义有关第一至第六硅控整流器 SCR1至SCR6的第一端及第二端所指为何，在一实施例中，每一个硅控整流器SCR的第一端为该第一硅控整流器的阳极端(Anode)、第二端为一阴极端(K)；若运用者愈定义该第一端为阴极端而第二端为阳极端，则只要将本说明书内容的第一端与第二端对应图1的描述，加以对调即可，并不影响本案技术内容，本实用新型并不加以限制。当然实际上，就一硅控整流器SCR的端点而言，尚有一第三端-栅极端(Gate)，且该栅极端于实际电路制作上，会连接有相关的驱动与控制电路，但本实用新型乃是针对改良型电源供应电路的电路拓扑结构做主要描述，至于细部的硅控整流器的栅极控制电路，将不予赘述。

有关第一至第四功率开关组件Q1至Q4的第一端，由于本实施例中，该第一功率开关组件Q1是以IGBT的绝缘栅极双极性晶体管为一实施例，但本实用新型并不以此为限制，实际运用上，第一至第四功率开关组件Q1至Q4 可以为功率型的MOSFET、IGBT、BJT、MOS、CMOS、JFET等组件或是IGBT的开关模组，或者是具有该些器件功能的组合电路。在IGBT的实施例中，第一至第四功率开关组件Q1至Q4的第一端皆为集电极端(Collecter)，第二端皆为发射极端(Emitter)。另外，若运用者愈定义该第一端为发射极端而第二端为集电极端也可以，只要将本说明书内容中第一至第四功率开关组件Q1至 Q4的第一端与第二端去对应图1的描述，再加以对调描述即可，乃不影响本案技术内容，本实用新型并不加以限制。当然实际上，就一IGBT组件的端点而言，尚有一第三端-栅极端(Gate)，且该栅极端于实际电路制作上，会连接有相关的驱动电路与控制电路，然而，本实用新型乃是针对改良型电源供应电路的电路拓扑结构做主要描述，至于细部的IGBT的栅极控制电路，将不予赘述。

如图1所示，第一硅控整流器SCR1的第一端耦接于市电电源10，在一实施例中市电电源10与第一硅控整流器SCR1的第一端之间，还包括耦接有一保险丝F1，以作为保护之用；第一硅控整流器SCR1的第二端同时耦接于第三硅控整流器SCR3的第二端以及第五硅控整流器SCR5的第一端；第三硅控整流器SCR3的第一端耦接于第五硅控整流器SCR5的第二端，而第三硅控整流器SCR3的第二端耦接于第五硅控整流器SCR5的第一端。第一电感L1 的第一端耦接于该第五硅控整流器SCR5的第一端，第一电感L1的第二端耦接于第一功率开关组件Q1的第一端，在一实施例中，所述第一电感L1的第一端，如图1所示为第一电感L1的左端，则第一电感L1的第二端为第一电感L1的右端。第一功率开关组件Q1的第一端耦接于第一电感L1的第二端，而该第一功率开关组件Q1的第二端则耦接于第一电池BAT1的第二端，第一电池BAT1的第一端则耦接于第三硅控整流器SCR3的第一端。

所述第三功率开关组件Q3的第二端耦接于第一电感L1的第二端，第三功率开关组件Q3的第一端耦接于第一电容C1的第一端，而第一电容C1的第二端则是与该第一电池BAT1的第二端以及该第一功率开关组件Q1的第二端相耦接。在一实施例中，所述第一电容C1的第一端为如图1所示第一电容C1的上端，则第一电容C1的第二端为该第一电容C1的下端；又，所述第一电池BAT1的第一端，在实际运用上可以为一直流的正极端，则第一电池BAT1的第二端为一负极端。

所述第二硅控整流器SCR2的第二端耦接于市电电源10，第二硅控整流器SCR2的第一端同时与第四硅控整流器SCR4的第一端以及第六硅控整流器 SCR6的第二端相耦接；第四硅控整流器SCR4的第二端同时与第六硅控整流器SCR6的第一端以及第二电池BAT2的第二端相耦接，而第二电池BAT2的第一端则耦接于该第一电池BAT1的第二端。

所述第二功率开关Q2的第一端耦接于第二电池BAT2的第一端并同时与第二电容C2的第一端相耦接，第二功率开关Q2的第二端择偶接于第二电感 L2的第二端，第二电感L2的第一端则耦接于第六硅控整流器SCR6的第二端。第四功率开关组件Q4的第一端耦接于第二功率开关组件Q2的第二端，第四功率开关组件Q4的第二端则耦接于该第二电容C2的第二端。

在一实施例中，所述第二电容C2的第一端为如图1所示第二电容C2的上端，则第二电容C2的第二端为该第二电容C2的下端。所述第二电感L2 的第一端，如图1为第二电感L2的左端，则第二电感L2的第二端为第二电感L2的右端。又，所述第二电池BAT2的第一端，在实际运用上可以为一直流的正极端，则第二电池BAT2的第二端为一负极端。

通过本实用新型的电源供应电路的拓扑结构，将前级的功率因子校正 PFC电路中的二极管替换为主动式组件的功率切换开关或功率开关组件模块，例如IGBT或IGBT模块，或者是具有该些器件功能的组合电路，并且再增加有两组的硅控整流器，如此，针对PFC电路加以改装，并且适当的增加多个SCR器件，将前后两级电路以共享第一电感L1及第二电感L2即能实现针对电池的充电与放电的不断电电源供应UPS架构的电路功能与作用，可以有效的达到节省成本，减小体积，实现充电电流易于灵活扩充的效果，并且充电能力和效率都会提高。

进一步说明请参阅图2、图3，主要是说明当市电电源10的输入信号为正半周周期的时候，此时，第一硅控整流器SCR1开通，但第三硅控整流器 SCR3及第五硅控整流器SCR5关闭；并且第一功率开关组件Q1作动作，能够将电能量通过第三功率开关组件Q3的二极管传送到第一电容C1，借此能维持第一电容C1上的电压为一固定值。在此同时，第二硅控整流器SCR2及第四硅控整流器SCR4为关闭，但该第六硅控整流器SCR6为开通，以及第二功率开关组件Q2关闭(即断开OFF)，该第四功率开关组件Q4则执行动作。

图2是描述市电电源10的输入信号为正半周，且第四功率开关组件Q4 为开通(开通ON)的状态，此时电流会从第二电容C2的第一端流入第二电池 BAT2、第六硅控整流器SCR6、第二电感L2以及流过第四功率开关组件Q4等等，进而对所述第二电池BAT2充电，如图2中所标示的粗线所示的充电路径，并且所述的第二电感L2会储存电能量。

图3所示，市电电源10的输入信号为正半周，且第四功率开关组件Q4 为关闭(即断开OFF)的状态时，则储存在所述第二电感L2上的电能量会被释放，且第二电感L2上的电流方向不会突变。如图3的粗线路径所示，电流会经过第二电感L2、第二功率开关组件Q2、第二电池BAT2以及第六硅控整流器SCR6等组件而续流，并且对该第二电池BAT2充电。此时即为降压型BUCK 电路工作型态，乃是利用了第二功率开关组件Q2的二极管执行续流。

另一方面，由于市电电源10的正负半周的信号乃是对称的，当输入电压为负半周期时，其工作原理与正半周时工作的情况类似，亦即将会对第一电池BAT1执行充电，在此不再阐述。

从以上述工作分析了解，本实用新型的充电电路与功率因子校正电路 PFC整合在一起，并且利用了空闲的功率因子校正电路PFC半边的电路执行充电。由于功率因子校正电路PFC的功率很大，器件容量充足，所以能够方便提供充电电流且保证散热的前提下，实际电路上即能实现UPS的额定容量充电电流。同时，由于电感的铜线为粗线，并且针对功率因子校正电路PFC 的铜箔为线粗的实施方式，使得相同的充电电流下，效率会大幅度提升。

本实用新型提出第二实施例，如图4所示，是一种可以针对单电池充电的电路，增加了两个二极管，即可以达到实际使用的需求。在实际应用中，电路架构的用户，或是UPS的电路设计者，可以针对自身的需求选择第一实施例的双电池组的电池模式，亦能选择第二实施例的单电池组的电池模式，本实用新型于电路实施上并不加以限制。

图4的改良型电源供应电路，同样是运用于UPS的电路中，第二实施例的改良型电源供应电路的电路拓扑结构包括有：一市电电源10、第一至第六硅控整流器SCR1至SCR6、只有一组电池的第一电池BAT1、第一至第二电感 L1至L2、第一至第四功率开关组件Q1至Q4及第一至第二电容C1至C2，并且增加有一第一二极管D1以及一第二二极管D2。其中，第一硅控整流器SCR1 的第一端耦接于市电电源10，在一实施例中，市电电源10与第一硅控整流器SCR1的第一端之间，还包括耦接有前述的保险丝F1，以作为保护之用；第三硅控整流器SCR3的第二端耦接于第一硅控整流器SCR1的第二端；第五硅控整流器SCR5的第一端耦接于第三硅控整流器SCR3的第二端，第五硅控整流器SCR5的第二端耦接于第三硅控整流器SCR3的第一端；所述第一二极管D1的第二端(阴极端)耦接于第五硅控整流器SCR5的第一端；第一电感L1 的第一端耦接于第五硅控整流器SCR5的第一端。

图4中第一功率开关组件Q1的第一端耦接于第一电感L2的第二端，而第一功率开关组件Q1的第二端耦接于所述第一二极管D1的第一端(阳极端)；第三功率开关组件Q3的第二端耦接于该第一电感L1的第二端；第一电容C1 的第一端耦接于第三功率开关组件Q3的第一端，第一电容C1的第二端与第一二极管D1的第一端(阳极端)相耦接；第一电池BAT1的第一端耦接于第三硅控整流器SCR3的第一端；第二硅控整流器SCR2的第二端耦接于该市电电源10；第四硅控整流器SCR4的第一端耦接于第二硅控整流器SCR2的第一端，而第四硅控整流器SCR4的第二端则耦接于第一电池BAT1的第二端；第六硅控整流器SCR6的第一端耦接于第四硅控整流器SCR4的第二端，而第六硅控整流器SCR6的第二端耦接于第四硅控整流器SCR4的第一端。

另外所述第二二极管D2的第一端(阳极端)耦接于第一电池BAT1的第二端，而第二二极管D2的第二端(阴极端)耦接于第一二极管D1的第一端(阳极端)；第二功率开关Q2的第一端耦接于第二二极管D2的第二端；第二电容 C2的第一端耦接于第二二极管D2的第二端；第四功率开关组件Q4的第一端耦接于第二功率开关组件Q2的第二端，第四功率开关组件Q4的第二端耦接于第二电容C2的第二端；第二电感L2的第一端耦接于第六硅控整流器SCR6的第二端，而第二电感L2的第二端则耦接于第二功率开关组件Q2的第二端。如此，完成本实用新型第二实施例单电池组的电路拓扑架构。

如图4所示，其所差异于图1之处在于增加了第一二极管D1以及第二二极管D2。当市电电源10输入为正半周的波形时，则该第一硅控整流器SCR1 开通(导通ON)，第三硅控整流器SCR3及第五硅控整流器SCR5则关闭(即截断OFF)，并且该第一功率开关组件Q1做动作，电能量会通过该第三功率开关组件Q3的二极管传送到第一电容C1，借以维持该第一电容C1上的电压为一固定值。同时，第二硅控整流器SCR2及第四硅控整流器SCR4为关闭(即为截断OFF)，第六硅控整流器SCR6为开通(导通ON)，该第二功率开关组件Q2 关闭，且第四功率开关组件Q4做动作，则流过该第二电感L2上的电流经过该第一二极管D1而对第一电池BAT1充电。

图5所示，当市电电源10输入为正半周时，且第四功率开关组件Q4为开通(ON)时，电流会从第二电容C2的第一端流入该第一二极管D1、第一电池BAT1、第六硅控整流器SCR6、第二电感L2以及该第四功率开关组件Q4 等组件而对第一电池BAT1充电，如图5中的粗线路径所示，且第二电感L2 执行储存电能量。

图6所示，当市电电源10输入仍为正半周的周期时，且该第四功率开关组件Q4为关闭，此时，储存在第二电感L2上的电能量会被释放，且电流方向不能突然改变，所以电流经过第二电感L2、第二功率开关组件Q2、第一二极管D1、第一电池BAT1及该第六硅控整流器SCR6等组件而续流，如图6中的粗线路径所示，并对第一电池BAT1充电。此时，为类似于降压型(Buck) 的工作模式，利用了第二功率开关组件Q2的二极管续流。而由于第二实施例中增加了二极管，如此便可以引导电流对单电池执行充电。

第二实施例中，由于市电电源10的正负半周的信号乃是对称的，当输入电压为负半周期时，其工作原理与正半周时工作的情况类似，亦同样会对第一电池BAT1执行充电，不再阐述。

图7所示为本实用新型第三实施例，其所差异于图1的第一实施例，在于前述的第一电容C1并联连接有一第一电阻R1，第二电容C2并联连接有一第二电阻R2。在实际上，所述的第一电阻R1可以代表是一第一负载，所述的第二电阻R2可以代表是一第二负载，亦即，该第一负载及该第二负载为第一电池BAT1及第二电池BAT2所要运作的负载之一，且本实用新型实际运用上并不限制所述负载的型态。

图8所示为本实用新型第四实施例，其所差异于图4的第二实施例，在于前述的第一电容C1并联连接有一第一电阻R1，第二电容C2并联连接有一第二电阻R2。在实务的电路运用上，所述的第一电阻R1能够代表是一第一负载，所述的第二电阻R2则能够代表是一第二负载，亦即，该第一负载及该第二负载为第一电池BAT1及第二电池BAT2所要运作的负载之一；同样地，本实用新型实际运用上并不限制所述负载的型态。

综上所述，本实用新型提出一种改良型电源供应电路，能够通过调整拓扑架构组件与相关电路器件，利用市电电源10的正负半周波形是交替进行的，将空闲的半边电路拓扑架构加以利用与运用，用来对单电池组或双电池组加以充电，使得充电部分的电路拓扑架构与功率因子校正电路的拓扑架构，会共享部分的电路器件，达到充分利用电路器件，并且可以获得更大的充电电流的目的；并且在相同的充电电流下，也将获得更高的效率，达到能源高效利用，节能减排。

然而，本实用新型说明内容所述，仅为较佳实施例的举例说明，当不能限定本实用新型所保护的范围，任何局部变动、修正或增加的技术，仍不脱离本实用新型所保护的范围中。

设计图

改良型电源供应电路论文和设计

改良型电源供应电路论文和设计-黎益朝

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