小型UPS不间断电源的设计毕业设计说明书

1、南 阳 理 工 学 院 本科生毕业设计（论文）学 院：电子与电气工程学院专 业： 自 动 化 学 生： 指导教师： 完成日期 2014 年 5 月南阳理工学院本科生毕业设计（论文）小型UPS不间断电源的设计Design of Small UPS Uninterruptible Power Supply总 计： 20 页表 格： 0 个插 图 ： 9 幅南 阳 理 工 学 院 本 科 毕 业 设 计（论文）小型UPS不间断电源的设计Design of Small UPS Uninterruptible Power Supply学 院： 电子与电气工程学院 专 业： 自动化 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师（职称）： 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 南阳理工学院Nanyang Institute of Technology小型USP不间断电源的设计小型UPS不间断电源的设计自动化专业 摘要 本设计完成了UPS不间断电源的设计，主要目的是为了解决小型设备持续工作问题。在市电有电情况下，由市电给设备供电，当市电断电情况下，UPS立即自动切换到UPS供电，本文主要通过采用集成充电管

2、理芯片来完成系统供电管理，利用集成升压芯片来完成系统电压转换，外加自主设计的保护电路，共同组成了整个UPS系统。最终设计出的UPS不间断电源，基本能满足多数小型用电器设备的工作需求，完成了小型UPS不间断电源的设计。关键词 UPS电源；充电管理；升降压；系统保护Design of Small UPS Uninterruptible Power SupplyAutomation Specialty Abstract: This design completed the UPS uninterruptible power supply design. The main purpose is to solve the problem of small equipment continues to work. In the case of mains electricity, to equipment by mains power supply. When the utility power case, UPS immediately switch to UPS power supply. I

3、n this paper, by adopting integrated charging management chip to complete the system of power supply management. Using the integrated booster chip to complete the system voltage conversion. Plus the independent design of protection circuit, constitute the whole UPS system. The final design of UPS uninterruptible power supply, basic can meet the job requirements of the electrical equipments used in most small. Completed the design of small UPS uninterruptible power supply.Key words: UPS power sup

4、ply; charging management; lifting pressure; system protection目 录1 引言11.1 UPS概况11.2 国内外研究现状和发展趋势21.3 论文组织结构安排32 系统总体设计32.1 UPS不间断供电原理32.2 UPS的分类42.3 各种UPS的特点63 小型UPS不间断电源硬件的设计73.1 升压电路设计73.1.1 MC34063芯片简介73.1.2 Boost升压电路93.2 充电管理电路93.2.1 SUN4004芯片简介93.2.2 充电管理电路的设计113.3 输入欠压保护电路的设计133.3.1 欠压保护简介133.3.2 欠压保护电路的设计134 系统调试结果与分析144.1 UPS主要性能指标144.2 调试方法154.3 系统调试结果与分析164.3.1 升压电路的调试164.3.2 充电管理电路的调试与结果分析16结束语17参考文献18附录19致谢201 引言近年来，微型计算机已被广泛用于办公自动化、工程设计、数据处理与通信、工业自动控制等领域。为保证微型计算机工作的稳定可靠、数据信息的安全，避免因电网

5、供电中断而导致随机存贮器中数据丢失和程序破坏、磁盘盘面及磁头损坏等难以弥补的损失，越来越多的UPS电源已进入各种不同的计算机房。目前市场上所售UPS电源有几种类型， 但其性能不同，价格也相差较大。但目前市面上小型UPS电源还不完善，针对此情况，本文设计了专门针对小型设备的小型UPS不间断电源。1.1 UPS概况UPS（Uninterruptible Power System），即不间断电源，是一种含有储能装置（主要由蓄电池构成），以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。它的最初诞生，源自早期计算机系统的备用电源。由于当时的电脑多为巨型机，因此它们的耗电量极大，经常会令主发电机（或供应站）过载，这时，备用的发电机（也称备用电源）就工作以帮助主发电机完成供电，以保证当时许多的大型任务的完成。后来，当个人电脑兴起的时候，越来越多的人开始拥有了自己的台式机。其中，有相当一部分用户是商业用户，他们常常会使用计算机进行大型的演算或是超长时间工作。但是，由于当时的电力网络并不完善，因此相当多的计算机会因为突然断电而丢失数据，这令这些商业用户懊恼不已，因此他们就迫切需要一种电源来维持机器的延续以

6、减少损失。而更为重要的是，台式机的工作方式与巨型机已经有了本质上的区别，因此无法为其配备后备式发电机。那么，有什么办法可以解决这个问题呢？一个厂商（据说是APC）试着推出了一种叫“UPS”的产品，这一试验性的产品立刻引起了计算机界的轰动。它采用了一种全新的工作方式：当市电输入正常时，UPS将市电进行稳压后供应给计算机系统使用，同时它还对机内电池进行充电；当市电因种种中断时，UPS立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。由于这种产品可以保证在计算机遭遇停电之时，为计算机提供一小段时间以方便其工作，这就比较完整地解决了那些用户遇到的问题。所以，在这种产品上市之日起，它就一直成为电脑的标准配置。甚至，在相当长一段时间里，这种产品始终与一些特定台式电脑进行捆绑销售，而它们也是最早进入我国市场的电脑产品。早在中关村刚刚成立之时，UPS就是第一批进驻村里的居民。掐指算来，已经有十多年时间。在这十几年的发展中，它已经从单一的单机UPS，发展成集巨型、网络、智能、远程监控于一体的完整产品系列，适用用户也涵盖了社会的所有行业。1

7、.2 国内外研究现状和发展趋势UPS原本是一种使用范围很广泛的保障电力供应的设备，而在近几年来已经转化为以保护各类计算机系统为主要用途的设备，UPS在IT行业发挥着越来越重要的作用，被人们誉为计算机信息的保护神。 在世界迈进信息时代之后，信息的安全问题已经被人们广泛关注，因此，在这种时代背景中，UPS的发展趋势引起业界的高度重视就是顺理成章的事了。 有了UPS的精心呵护，计算机系统的数据安全性大大提高了，因此，UPS的问世深受广大用户的青睐最早问世的UPS只是一个带有大飞轮的发电机组，其缺点是转换效率极低，后来被柴油发动机式的发电机所取代。目前，这种旋转发电型UPS还在某些特殊的领域有着它的特定的用途，其容量高达1000KVA。在半导体技术发展的过程中，科学家们将半导体技术应用到UPS的制造中，发明了新型的静止变换式UPS它比旋转式UPS更先进。初期的静止变换式UPS，其功率器件由可控硅制成，美国的Emerson、法国的Alpes4000等UPS产品，其功率器件都是可控硅。功率晶体管的开发成功，在小容量UPS中得到了广泛的应用。功率MOS管已在大容量UPS中广为应用，但功率MOS管难以

8、达到高电压大电流，其饱和压降高于晶体管，于是，兼有晶体管和功率MOS管优点的绝缘门限晶体管（IGBT）应运而生，促使UPS逆变技术更趋成熟目前UPS制造商们都在争先采用IGBT。当然任何器件都不十全十美，比如IGBT有寄生的电流掣住效应，在一定程度上也限制了它的使用。UPS控制电路也发展很快，由开始的分立元件的简单控制发展到今天的微处理机控制，由硬件控制又发展成软件控制，如IPM的软件滤波器；甚至光纤通讯也被引入UPS，如意大利西力UPS的并联就采用了光纤通讯。而且微处理机也被广泛应用于小容量的UPS中，甚至有的专门为蓄电池的监控设立了微处理机，如美国的APC在每个小电池箱中都安装了微处理机，以监视这些电池的状态,UPS已经由初期的单纯供电发展到目前的多功能应用，UPS不再仅仅是供电电源，而且当那些作为负载的计算机在无人值守时，要求UPS自动地定时开机，定时关机，当市面上电故障后，UPS还可以及时通知计算机并可按照事先的约定顺序关机，如APC、UPS除了其联网功能外还可以对环境温度、湿度和烟雾进行监视，并且有好多UPS都可通过联网及远程通讯进行远程监控等等。UPS除了上述的旋转发电机式和静止变换式而外，还有一种将二得结合起来的UPS，称为UBS，即是在一台静止式UPS上配置一台直流发电机，直流发电机给蓄电池充电，使UPS逆变器的工作继续维持下去，如Best的UBS，也有一定的效力领域。静止变换式UPS，一般都分为后备式和在线式，这两种UPS的结构大致相同。其主体结构都主要包括：整流（充电）器、蓄电池、逆变器和转换开关等四个部分。二者的区别主要是工作方式不同，后备式UPS只有在市电异常时才启动逆变器，而在线式UPS的逆变器则自始至终都在工作；后备式UPS有着效率高，价格低廉的优点，但供电质量差一些，而在线式UPS虽然供电质量高，但价格比后备式贵得多。目前, UPS厂商们新推出的多种新产品,包括多种不间断电源供应技术,电源管理软件以及连接装置,都不会由于电源冲击、浪涌、陡降、电力不足和电力中断等问题而使受保护的重要信息资源遭受损失。在小型UPS不间断电源方面，近来伊顿推出的新产品9PX系列小型UPS，爱克赛小型UPS产品，北京博大精创科技有限公司推出的户外小型UPS电源等，种类繁多。1.3 论文组织结构

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