專利名稱：Ups供電系統(tǒng)及內(nèi)置有該系統(tǒng)的磁盤陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及UPS供電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種UPS供電系統(tǒng)及內(nèi)置有該系統(tǒng)的磁盤陣列。
背景技術(shù)：
伴隨著高可靠性要求的提高，考慮到一些磁盤陣列產(chǎn)品的工作環(huán)境比較惡劣，供電系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生斷電現(xiàn)象，經(jīng)常的掉電和上電的浪涌沖擊，對整個系統(tǒng)的電氣特性會造成不可預(yù)估的物理損傷，導(dǎo)致成本的極大增加。因此供電裝置的需求由掉電時保護(hù)整個系統(tǒng)正常關(guān)機(jī)的需求而來。在常見的供電比較惡劣的環(huán)境中，當(dāng)發(fā)生掉電時會使用外置 UPS (Uninterruptible Power Supply，不間斷電源)電源來給系統(tǒng)供電，從而避免系統(tǒng)受到物理損傷。圖1為一種常用的外置UPS電源原理圖。圖1所示的外置UPS電源存在的缺陷為體積大、成本高，由于其為外置的設(shè)備，與供電系統(tǒng)結(jié)合使用時設(shè)計復(fù)雜度大，且不能給系統(tǒng)提供供電以外的功能。
發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何設(shè)計一種適用于內(nèi)置于磁盤陣列的體積小的 UPS供電系統(tǒng)。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種UPS供電系統(tǒng)，包括DC-DC變換器、電池充電電路、電池、供電切換開關(guān)電路和UPS系統(tǒng)控制單元；其中，所述DC-DC變換器、電池充電電路、電池以及供電切換開關(guān)電路依次連接，所述 UPS系統(tǒng)控制單元分別與所述DC-DC變換器、電池充電電路、電池和供電切換開關(guān)電路連接；所述電池充電電路用于給所述電池充電；所述供電切換開關(guān)電路用于當(dāng)系統(tǒng)電源不能正常供電時切換供電開關(guān)，從而使電池輸出電量；所述UPS系統(tǒng)控制單元用于控制充電速度、監(jiān)控充電電流，監(jiān)控電池的電量以及控制供電切換開關(guān)中的供電開關(guān)。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括與所述UPS系統(tǒng)控制單元連接的電源連接器。優(yōu)選地，所述電池充電電路采用MAX1873芯片。優(yōu)選地，所述供電切換開關(guān)電路包括串聯(lián)的MOSFET管和二極管D，所述MOSFET管與所述電池連接。優(yōu)選地，所述UPS系統(tǒng)控制單元采用PIC16F819芯片。
優(yōu)選地，所述DC-DC變換器與所述電池充電電路之間連接有二極管D1。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括與所述電池充電電路連接的二極管D2。本發(fā)明還提供了一種磁盤陣列，所述磁盤陣列內(nèi)置有所述的系統(tǒng)。(三)有益效果本發(fā)明所設(shè)計的系統(tǒng)包括電池充電電路、供電切換開關(guān)電路以及UPS系統(tǒng)控制單元，由于其是由芯片級的方案來實現(xiàn)的，價格很低廉，不需要特殊的結(jié)構(gòu)，因此實現(xiàn)了一種體積小、成本低、智能化的UPS供電系統(tǒng)。其中，所設(shè)置的兩個二極管Dl、D2能起到保護(hù)電路的作用，防止電壓倒灌。本發(fā)明的系統(tǒng)體積小、成本低，因此適用于磁盤陣列，通過UPS系統(tǒng)控制單元的控制解決了外置UPS供電系統(tǒng)所不能達(dá)到的、與其被供電系統(tǒng)的無縫連接。
圖1是一種常用的外置UPS電源原理圖；圖2是本發(fā)明實施例的UPS供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖及其實施方式示意。
具體實施例方式下面對于本發(fā)明所提出的一種UPS供電系統(tǒng)及內(nèi)置有該系統(tǒng)的磁盤陣列，結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明。如圖2所示，本發(fā)明實施例的UPS供電系統(tǒng)，包括DC-DC變換器、電池充電電路、電池、供電切換開關(guān)電路、UPS系統(tǒng)控制單元和電源連接器。DC-DC變換器、電池充電電路、電池以及供電切換開關(guān)電路依次連接，UPS系統(tǒng)控制單元分別與DC-DC變換器、電池充電電路、電池和供電切換開關(guān)電路連接；電源連接器與 UPS系統(tǒng)控制單元連接，DC-DC變換器與電池充電電路之間連接有二極管D1，系統(tǒng)還包括與所述電池充電電路連接的二極管D2。兩個二極管D1、D2在系統(tǒng)中起到保護(hù)作用，防止電壓倒灌。
電池充電電路用于給所述電池充電；所述供電切換開關(guān)電路用于當(dāng)系統(tǒng)電源不能正常供電時切換供電開關(guān)，從而使電池輸出電量；所述UPS系統(tǒng)控制單元用于控制充電速度、監(jiān)控充電電流，監(jiān)控電池的電量以及控制供電切換開關(guān)中的供電開關(guān)。電池充電電路采用MAX1873芯片。供電切換開關(guān)電路包括串聯(lián)的MOSFET管和二極管D(圖中未示出)，MOSFET管與電池連接。UPS系統(tǒng)控制單元采用PIC16F819芯片。系統(tǒng)電源提供12. 6V的電源。DC-DC (Direct current，直流)變換器起到升壓的作用，為電池充電電路提供升壓轉(zhuǎn)換過來的18V電源。 電池為充電電池，本實施例中由三個動力型電池串聯(lián)組成，每個動力型電池的最高電壓為4. 2V，三個串接起來就是12. 6V，故需要將電池充到12. 6V。本發(fā)明的UPS供電系統(tǒng)在工作時，將供電切換開關(guān)電路與系統(tǒng)電源連接起來，具體是供電切換開關(guān)電路中的二極管D與系統(tǒng)電源串聯(lián)。在市電正常情況下，UPS系統(tǒng)控制單元一直會監(jiān)控系統(tǒng)供電狀態(tài)，當(dāng)市電AC 220V 異常或掉電使得系統(tǒng)電源不能正常供電時，UPS系統(tǒng)控制單元監(jiān)控到異常p0Wer_g00d信號同時通過供電切換電路讓UPS供電系統(tǒng)給系統(tǒng)供電。
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要將電池安全地充到12. 6V，具體實現(xiàn)方式為其中一部分采用12. 6V的系統(tǒng)電源串聯(lián)二極管D直接給電池充電電路供電，由于二極管存在管壓降，只能將電池充到12. IV左右，在此第一階段充電電流可以達(dá)到3A;第二部分采用所述DC-DC變換器先把12. 6V升到 18V電壓，然后串聯(lián)二極管Dl給電池充電電路供電，就可以把電池充到12. 6V，由于芯片的限制，在此第二階段充電電流最多能達(dá)到1. 5A?；谏鲜鲈O(shè)計，本實施例的系統(tǒng)具備如下功能最長充電時間不超過1小時；能在 30分鐘內(nèi)把電量從欠壓狀態(tài)充到滿足系統(tǒng)滿載正常工作60s ；系統(tǒng)控制信號可以控制系統(tǒng)的開啟與關(guān)閉；具備對自身狀態(tài)的指示(220V在位時輸出高電平，220V不在位并且系統(tǒng)可以滿足工作60s時輸出500HZ的方波信號，220V不在位并且UPS不能滿足系統(tǒng)工作60s時輸出低電平)；在放電時段內(nèi)，系統(tǒng)能夠持續(xù)提供DC 12V30A, DC5V 1.5A的電力輸出；能提供12VDC以及5V STBY電源60-90秒；能夠滿足400次充放電循環(huán)內(nèi)模塊儲能和放電參數(shù)達(dá)標(biāo)。本發(fā)明還提供了一種磁盤陣列，所述磁盤陣列內(nèi)置有所述的系統(tǒng)。本發(fā)明的系統(tǒng)在當(dāng)市電斷電后的工作流程如下1.當(dāng)市電斷電后UPS供電系統(tǒng)瞬間立即接管，其電量在80%時系統(tǒng)在P0Wer_g00d 信號上會發(fā)送一個頻率為500Hz，幅度為5V的方波脈沖信號。具體來說，如果電池電量在 80%時已設(shè)計為UPS供電信號的P0Wer_g00d會是一個頻率為500Hz，幅度為5V的方波脈沖信號。如果電池電量大于80 %，已設(shè)計為UPS供電信號的P0Wer_g00d會是一個高電平，此時系統(tǒng)會繼續(xù)工作。當(dāng)電量下降到80%時，UPS系統(tǒng)控制單元檢測到p0Wer_g00d是脈沖信號，就開始進(jìn)入整個磁盤整理系統(tǒng)的正常關(guān)機(jī)流程。在此電量下，可以滿足系統(tǒng)正常關(guān)機(jī)。 當(dāng)電池電量小于80%時，隨著電量的消耗p0Wer_g00d信號從脈沖逐漸地變?yōu)榈碗娖??？傊?，不管電量多少，只要系統(tǒng)電源出現(xiàn)異常，不能正常工作，UPS供電系統(tǒng)就立即接管，并讓系統(tǒng)進(jìn)入盡量關(guān)機(jī)過程。2.當(dāng)UPS系統(tǒng)控制單元(單片機(jī))檢測到P0Wer_g00d信號為脈沖信號后即刻發(fā)中斷信號給磁盤陣列中的CPU，CPU收到中斷信號后通過12C總線查詢異常狀態(tài)后得到關(guān)機(jī)信號，處理關(guān)機(jī)程序，處理完成后通過12C總線告訴單片機(jī)關(guān)機(jī)服務(wù)程序完成，單片機(jī)通過 Power_on信號關(guān)掉系統(tǒng)。3.單片機(jī)一直處于循環(huán)檢測P0Wer_g00d的狀態(tài)，當(dāng)檢測到P0Wer_g00d為高電平時，單片機(jī)立刻通過控制PoWer_on信號，使系統(tǒng)開機(jī)。需要說明的是，當(dāng)在UPS接管狀態(tài)下，當(dāng)單片機(jī)發(fā)現(xiàn)P0Wer_g00d信號為方波脈沖信號，發(fā)中斷信號給CPU，系統(tǒng)進(jìn)入正常關(guān)機(jī)流程，此時隨著系統(tǒng)中電池電量的逐步消耗，使 Power_good信號從方波脈沖變?yōu)榈碗娖?，此時單片機(jī)不理會P0Wer_g00d信號狀態(tài)，繼續(xù)執(zhí)行正常關(guān)機(jī)流程。由以上實施例可以看出，本發(fā)明通過所設(shè)計的電池充電電路、供電切換開關(guān)電路以及UPS系統(tǒng)控制單元，實現(xiàn)了一種體積小、成本低、智能化的UPS供電系統(tǒng)。其中，所設(shè)置的兩個二極管Dl、D2能起到保護(hù)電路的作用，防止電壓倒灌。本發(fā)明的系統(tǒng)體積小、成本低，因此適用于磁盤陣列，通過UPS系統(tǒng)控制單元的控制解決了外置UPS供電系統(tǒng)所不能達(dá)到的、與其被供電系統(tǒng)的無縫連接。以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種UPS供電系統(tǒng)，其特征在于，包括DC-DC變換器、電池充電電路、電池、供電切換開關(guān)電路和UPS系統(tǒng)控制單元；其中， 所述DC-DC變換器、電池充電電路、電池以及供電切換開關(guān)電路依次連接，所述UPS系統(tǒng)控制單元分別與所述DC-DC變換器、電池充電電路、電池和供電切換開關(guān)電路連接； 所述電池充電電路用于給所述電池充電；所述供電切換開關(guān)電路用于當(dāng)系統(tǒng)電源不能正常供電時切換供電開關(guān)，從而使電池輸出電量；所述UPS系統(tǒng)控制單元用于控制充電速度、監(jiān)控充電電流，監(jiān)控電池的電量以及控制供電切換開關(guān)中的供電開關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括與所述UPS系統(tǒng)控制單元連接的電源連接器。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電池充電電路采用MAX1873芯片。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述供電切換開關(guān)電路包括串聯(lián)的MOSFET 管和二極管D，所述MOSFET管與所述電池連接。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述UPS系統(tǒng)控制單元采用PIC16F819芯片。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述DC-DC變換器與所述電池充電電路之間連接有二極管Dl。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括與所述電池充電電路連接的二極管D2。
8.一種磁盤陣列，其特征在于，所述磁盤陣列內(nèi)置有權(quán)利要求1 7中任一項所述的系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及UPS供電技術(shù)領(lǐng)域。公開了一種UPS供電系統(tǒng)，包括DC-DC變換器、電池充電電路、電池、供電切換開關(guān)電路和UPS系統(tǒng)控制單元；其中，DC-DC變換器、電池充電電路、電池以及供電切換開關(guān)電路依次連接。和系統(tǒng)電源依次連接，UPS系統(tǒng)控制單元分別與DC-DC變換器、電池充電電路、電池和供電切換開關(guān)電路、系統(tǒng)電源的狀態(tài)信號連接；電池充電電路用于給電池充電。本發(fā)明還提供了一種包括上述系統(tǒng)的磁盤陣列。本發(fā)明實現(xiàn)了一種智能的UPS供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)體積小、成本低，因此適用于磁盤陣列，通過UPS系統(tǒng)控制單元的控制解決了外置UPS供電系統(tǒng)所不能達(dá)到的、與其被供電系統(tǒng)的無縫連接。
文檔編號H02J7/00GK102437608SQ20111040452
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者范圣夫, 蔡鐘宇, 趙偉程, 趙兵 申請人:北京威視數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司