一种UPS前级升压装置 【技术领域】
本发明涉及一种UPS前级升压装置。
背景技术
在现有的UPS电源中，为了满足功率因数和谐波的等级要求以及后级的变换器(Converter)转换电压要求，通常需对市电输入进行升压，或功率因素校正。在市电不满足要求时，则需要电池供电，这样也需要对电池的电压直接进行升压，供给后级转换使用。
因此，现有的UPS前级升压装置的拓扑通常可分为两种情况，第一种则是把市电升压与电池升压的电路分开，其市电模式下采用一个电感就可以实现正负BUS的升压，电池的升压则完全靠另外的变换器来实现；另外一则是市电升压与电池升压的电路合在一起，但其市电升压及电池升压需采用两个电感才可以实现正负BUS的升压，同时根据电池的配置状况不同又可分为单电池组和双电池组两类。以上所列举的这些电路都凸显出主功率元件复用性差的问题，在中小功率的场合显的性价比较差。
【发明内容】
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种对电池模式与市电模式的主功率元件最大的复用，同时获取更高的性价比的UPS前级升压装置。
本发明提供一种UPS前级升压装置，包括：
选择开关，用于选择接入交流电输入或者电池输入；
功率因数电感，其一端耦合于所述选择开关；
公共升压电路，包括：依次耦合的，第一开关、第二开关，和第三开关；
其中，所述第一开关一端与所述功率因数电感的另一端耦合于第一节点；所述第二开关的一端与第三开关的一端耦合于接地节点；所述第三开关另一端与电池输入的负极耦合于第二节点；
整流电路，包括：其一端耦合于所述第一节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的正向输出端的整流二极管、其一端耦合于所述第一节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端的整流二极管，和，一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端所述UPS前级升压装置的负向输出端，另一端耦合于所述电池输入负极的整流二极管；所述整流二极管和整流二极管相对于所述第一节点方向相反，所述整流二极管正极和整流二极管的正极相互耦合；以及，
滤波电路，包括：其一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端，另一端耦合于所述接地节点的第一电容，和，其一端耦合于所述接地节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端的第二电容。
采用上述技术方案，能够保证，不论在选择交流电输入或者电池输入，都能够共用公共升压电路，即通过第一开关、第二开关和第三开关的选择接通或断开，实现UPS前级升压的功能。
为了进一步增加公共升压电路的驱动能力，进一步的，
所述第一开关并联了第一二极管，所述第二开关并联了第二二极管，所述第三开关并联了第三二极管；所述第一二极管和第二二极管相互反向耦合，所述第二二极管和第三二极管相对于所述接地节点方向相反。
其中，两个耦合于同一节点的二极管，如其同时指向或同时背向该节点，则称两二极管相对于该节点方向相同，否则，则称相对于该节点方向相反。
优选的，第一开关、第二开关和第三开关分别采用MOS管，或其他任意可控的开关元件。
本发明还提供一种UPS前级升压装置，包括：
选择开关，用于选择接入交流电输入或者电池输入；
功率因数电感，其一端耦合于所述选择开关；
公共升压电路，包括：依次闭环耦合的，整流二极管、整流二极管、第二开关，和第三开关；
其中，所述整流二极管的一端、所述整流二极管的一端和所述功率因数电感的另一端同时耦合于第一节点；所述第二开关的一端和第三开关的一端耦合于接地节点；所述第三开关的另一端和整流二极管的另一端与电池输入的负极耦合于第二节点，所述整流二极管和所述整流二极管相对于所述第一节点方向相反；
整流电路，包括：其一端耦合于所述第一节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的正向输出端的整流二极管、其一端耦合于所述第一节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端的整流二极管，和，一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端所述UPS前级升压装置地负向输出端，另一端耦合于所述电池输入负极的整流二极管；所述整流二极管和整流二极管相对于所述第一节点方向相反，所述整流二极管正极和整流二极管的正极相互耦合；以及，
滤波电路，包括：其一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端，另一端耦合于所述接地节点的第一电容，和，其一端耦合于所述接地节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端的第二电容。
采用上述技术方案，能够保证，不论在选择交流电输入或者电池输入，都能够共用公共升压电路，即通过第二开关和第三开关的选择接通或断开，实现UPS前级升压的功能。
为了进一步增加公共升压电路的驱动能力，进一步的，
所述第二开关并联了第二二极管，所述第三开关并联了第三二极管；所述第一二极管和整流二极管相互反向耦合，所述第二二极管和第三二极管相对于所述接地节点方向相反。
优选的，所述第二开关和第三开关分别采用MOS管，或其他任意可控的开关元件。
本发明还提供一种UPS前级升压装置，包括：
选择开关，用于选择接入交流电输入或者电池输入；
功率因数电感，其一端耦合于所述选择开关；
公共升压电路，包括：依次闭环耦合的，整流二极管、第二开关、第三开关，和第四开关；
其中，所述整流二极管的一端、所述第四开关的一端和所述功率因数电感的另一端同时耦合于第一节点，所述第二开关的一端和第三开关的一端耦合于接地节点，所述第三开关另一端和所述第四开关的另一端与电池输入的负极耦合于第二节点；
整流电路，包括：其一端耦合于所述第一节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的正向输出端的整流二极管、其一端耦合于所述第一节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端的整流二极管，和，一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端所述UPS前级升压装置的负向输出端，另一端耦合于所述电池输入负极的整流二极管；所述整流二极管和整流二极管相对于所述第一节点方向相反，所述整流二极管正极和整流二极管的正极相互耦合；以及，
滤波电路，包括：其一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端，另一端耦合于所述接地节点的第一电容，和，其一端耦合于所述接地节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端的第二电容。
采用上述技术方案，能够保证，不论在选择交流电输入或者电池输入，都能够共用公共升压电路，即通过第二开关、第三开关和第四开关的选择接通或断开，实现UPS前级升压的功能。
为了进一步增加公共升压电路的驱动能力，进一步的，
所述第二开关并联了第二二极管，所述第三开关并联了第三二极管，所述第四开关并联了第四二极管；所述第一二极管和整流二极管相互反向耦合，所述第二二极管和第三二极管相对于所述接地节点方向相反，所述整流二极管和所述第四二极管相对于所述第一节点方向相反。
优选的，所述第二开关、第三开关和第四开关分别采用MOS管，或其他任意可控的开关元件。
本发明还提供一种UPS前级升压装置，包括：
选择开关，用于选择接入交流电输入或者电池输入；
功率因数电感，其一端耦合于所述选择开关；
公共升压电路，包括：依次闭环耦合的，第一开关、第二开关、第三开关，和第四开关；
其中，所述第一开关的一端、所述第四开关的一端和所述功率因数电感的另一端同时耦合于第一节点，所述第二开关的一端和第三开关的一端耦合于接地节点，所述第三开关另一端和所述第四开关的另一端与电池输入的负极耦合于第二节点；
整流电路，包括：其一端耦合于所述第一节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的正向输出端的整流二极管、其一端耦合于所述第一节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端的整流二极管，和，一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端所述UPS前级升压装置的负向输出端，另一端耦合于所述电池输入负极的整流二极管；所述整流二极管和整流二极管相对于所述第一节点方向相反，所述整流二极管正极和整流二极管的正极相互耦合；以及，
滤波电路，包括：其一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端，另一端耦合于所述接地节点的第一电容，和，其一端耦合于所述接地节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端的第二电容。
采用上述技术方案，能够保证，不论在选择交流电输入或者电池输入，都能够共用公共升压电路，即通过第一开关、所述第二开关、第三开关和第四开关的选择接通或断开，实现UPS前级升压的功能。
为了进一步增加公共升压电路的驱动能力，进一步的，
所述第一开关并联了第一二极管，所述第二开关并联了第二二极管，所述第三开关并联了第三二极管，所述第四开关并联了第四二极管；所述第一二极管和所述第二二极管相互反向耦合，所述第二二极管和第三二极管相对于所述接地节点方向相反，所述第一二极管和所述第四二极管相对于所述第一节点方向相反。
优选的，所述第一开关、所述第二开关、第三开关和第四开关分别采用MOS管，或其他任意可控的开关元件。
本发明的上述四个技术方案，公共升压电路与外部其他电路连接的方式相同，并且在进一步改进的实施例中，公共升压电路内部都采用了并联了二极管的开关的部件，以通过对开关的控制，实现该电路在交流和直流时候的复用。
与现有技术相比本发明的优点在于，电池模式与市电模式的主功率元件最大的复用，同时获得了更高的性价比。
【附图说明】
图1是本发明第一种实施例一种工作状态的结构示意图；
图2是本发明第一种实施例另一种工作状态的结构示意图；
图3是本发明第二种实施例一种工作状态的结构示意图；
图4是本发明第二种实施例另一种工作状态的结构示意图；
图5是本发明第三种实施例一种工作状态的结构示意图；
图6是本发明第三种实施例另一种工作状态的结构示意图；
图7是本发明第四种实施例一种工作状态的结构示意图；
图8是本发明第四种实施例另一种工作状态的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。
图1和图2所示，为本发明一种实施例在不同的工作状态下的结构。一种UPS前级升压装置，包括如下部分：
采用单刀双掷开关的选择开关130；
功率因数电感140，其一端耦合于所述选择开关130；
公共升压电路150，包括：依次耦合的，并联了第一二极管的第一开关Q1、并联了第二二极管的第二开关Q2，和，并联了第三二极管的第三开关Q3；
整流电路160，包括：其一端耦合于所述第一节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的正向输出端的整流二极管D5、其一端耦合于所述第一节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端的整流二极管D6，和，一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端，另一端耦合于所述电池输入120负极的整流二极管D4；所述整流二极管D5和整流二极管D6相对于所述第一节点方向相反，所述整流二极管D4正极和整流二极管D6的正极相互耦合；以及，
滤波电路170，包括：其一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端，另一端耦合于所述接地节点的第一电容C1，和，其一端耦合于所述接地节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端的第二电容C2。
其中，第一开关Q1、第二开关Q2和第三开关Q3分别采用MOS管。
参见图2，选择开关130选择电池输入120的直流供电。该UPS前级升压装置可以通过以下方式完成相应的升压工作。
当第一开关Q1、第二开关Q2和第三开关Q3同时闭合，则功率因数电感140将被电池输入120充电。
当第二开关Q2和第三开关Q3断开，滤波电路170中第一电容C1和第二电容C2将破电池输入120和功率因数电感140充电。
当第三开关Q3断开，且第一开关Q1和第二开关Q2闭合，滤波电路170中第二电容C2将被电池输入120和功率因数电感140充电。
当第三开关Q3闭合，且第一开关Q1和第二开关Q2断开，滤波电路170中第一电容C1将被电池输入120和功率因数电感140充电。
参见图1，选择开关130选择交流电输入110的交流供电。该UPS前级升压装置可以通过以下方式完成相应的升压工作。
当处于交流正半周的时候：
只要第二开关Q2闭合，则功率因数电感140将被交流电输入110充电。
只要第二开关Q2断开，则滤波电路170中第一电容C1将被交流电输入110和功率因数电感140充电。
当处于交流负半周的时候：
只要第一开关Q1闭合，则功率因数电感140将被交流电输入110充电。
只要第二开关Q2断开，则滤波电路170中第二电容C2将被交流电输入110和功率因数电感140充电。
图3和图4所示，为本发明另一种实施例在不同的工作状态下的结构。一种UPS前级升压装置，包括：
选择开关130，用于选择接入交流电输入110或者电池输入120；
功率因数电感140，其一端耦合于所述选择开关130；
公共升压电路150，包括：依次闭环耦合的，整流二极管D2、整流二极管D1、并联了第二二极管的第二开关Q2，和，并联了第三二极管的第三开关Q3；
整流电路160，包括：其一端耦合于所述第一节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的正向输出端的整流二极管D5、其一端耦合于所述第一节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端的整流二极管D6，和，一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端，另一端耦合于所述电池输入120负极的整流二极管D4；所述整流二极管D5和整流二极管D6相对于所述第一节点方向相反，所述整流二极管D4正极和整流二极管D6的正极相互耦合；以及，
滤波电路170，包括：其一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端，另一端耦合于所述接地节点的第一电容C1，和，其一端耦合于所述接地节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端的第二电容C2。
其中，所述第二开关Q2和第三开关Q3分别采用MOS管。
参见图4，选择开关130选择电池输入120的直流供电。该UPS前级升压装置可以通过以下方式完成相应的升压工作。
当第二开关Q2和第三开关Q3同时闭合，则功率因数电感140将被电池输入120充电。
当第二开关Q2和第三开关Q3同时断开，则滤波电路170中的第一电容C1和第二电容C2将被电池输入120和功率因数电感140充电。
当第二开关Q2闭合，且第三开关Q3断开，则滤波电路170中的第二电容C2将被电池输入120充电和功率因数电感140。
当第二开关Q2断开，且第三开关Q3闭合，则滤波电路170中的第一电容C1将被电池输入120充电和功率因数电感140。
参见图3，选择开关130选择交流电输入110的交流供电。该UPS前级升压装置可以通过以下方式完成相应的升压工作。
当处于交流正半周的时候：
只要第二开关Q2闭合，则功率因数电感140将被交流电输入110充电。
只要第二开关Q2断开，则滤波电路170中第一电容C1将被交流电输入110和功率因数电感140充电。
当处于交流负半周的时候：
只要第三开关Q3闭合，则功率因数电感140将被交流电输入110充电。
只要第三开关Q3断开，则滤波电路170中第二电容C2将被交流电输入110和功率因数电感140充电。
图5和图6所示，为本发明另一种实施例在不同的工作状态下的结构。一种UPS前级升压装置，包括：
选择开关130，用于选择接入交流电输入110或者电池输入120；
功率因数电感140，其一端耦合于所述选择开关130；
公共升压电路150，包括：依次闭环耦合的，整流二极管D1、并联了第二二极管的第二开关Q2、并联了第三二极管的第三开关Q3，和，并联了第四二极管的第四开关Q4；
整流电路160，包括：其一端耦合于所述第一节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的正向输出端的整流二极管D5、其一端耦合于所述第一节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端的整流二极管D6，和，一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端，另一端耦合于所述电池输入120负极的整流二极管D4；所述整流二极管D5和整流二极管D6相对于所述第一节点方向相反，所述整流二极管D4正极和整流二极管D6的正极相互耦合；以及，
滤波电路170，包括：其一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端，另一端耦合于所述接地节点的第一电容C1，和，其一端耦合于所述接地节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端的第二电容C2。
其中，所述第二开关Q2、第三开关Q3和第四开关Q4分别采用MOS管。
参见图6，选择开关130选择电池输入120的直流供电。该UPS前级升压装置可以通过以下方式完成相应的升压工作。
当第二开关Q2、第三开关Q3或第四开关Q4任一只要闭合，则功率因数电感140将被电池输入120充电。
当第二开关Q2、第三开关Q3和第四开关Q4同时断开，滤波电路170中第一电容C1和第二电容C2将被电池输入120和功率因数电感140充电。
当第三开关Q3和第四开关Q4断开，且第二开关Q2闭合，滤波电路170中第二电容C2将被电池输入120和功率因数电感140充电。
当第二开关Q2和第四开关Q4断开，且第三开关Q3闭合，滤波电路170中第一电容C1将被电池输入120和功率因数电感140充电。
参见图5，选择开关130选择交流电输入110的交流供电。该UPS前级升压装置可以通过以下方式完成相应的升压工作。
当处于交流正半周的时候：
只要第二开关Q2或第四开关Q4任一闭合，则功率因数电感140将被交流电输入110充电。
只要第二开关Q2和第四开关Q4断开，则滤波电路170中第一电容C1将被交流电输入110和功率因数电感140充电。
当处于交流负半周的时候：
只要第三开关Q3闭合，则功率因数电感140将被交流电输入110充电。
只要第三开关Q3断开，则滤波电路170中第二电容C2将被交流电输入110和功率因数电感140充电。
图7和图8所示，为本发明另一种实施例在不同的工作状态下的结构。一种UPS前级升压装置，包括：
选择开关130，用于选择接入交流电输入110或者电池输入120；
功率因数电感140，其一端耦合于所述选择开关130；
公共升压电路150，包括：依次闭环耦合的，并联了第一二极管的第一开关Q1、并联了第二二极管的第二开关Q2、并联了第三二极管的第三开关Q3，和，并联了第四二极管的第四开关Q4；
整流电路160，包括：其一端耦合于所述第一节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的正向输出端的整流二极管D5、其一端耦合于所述第一节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端的整流二极管D6，和，一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端，另一端耦合于所述电池输入120负极的整流二极管D4；所述整流二极管D5和整流二极管D6相对于所述第一节点方向相反，所述整流二极管D4正极和整流二极管D6的正极相互耦合；以及，
滤波电路170，包括：其一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端，另一端耦合于所述接地节点的第一电容C1，和，其一端耦合于所述接地节点，另一端耦合于所述UPS前级升压装置的负向输出端的第二电容C2。
其中，所述第一开关Q1、所述第二开关Q2、第三开关Q3利第四开关Q4分别采用MOS管。
参见图8，选择开关130选择电池输入120的直流供电。该UPS前级升压装置可以通过以下方式完成相应的升压工作。
当第一开关Q1、所述第二开关Q2、第三开关Q3或第四开关Q4任一只要闭合，则功率因数电感140将被电池输入120充电。
当第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3和第四开关Q4同时断开，滤波电路170中第一电容C1和第二电容C2将被电池输入120和功率因数电感140充电。
当第三开关Q3和第四开关Q4断开，第一开关Q1和第二开关Q2闭合，滤波电路170中第二电容C2将被电池输入120和功率因数电感140充电。
当第三开关Q3闭合，第一开关Q1、第二开关Q2和第四开关Q4断开，滤波电路170中第一电容C1将被电池输入120和功率因数电感140充电。
参见图7，选择开关130选择交流电输入110的交流供电。该UPS前级升压装置可以通过以下方式完成相应的升压工作。
当处于交流正半周的时候：
只要第二开关Q2或第四开关Q4任一闭合，则功率因数电感140将被交流电输入110充电。
只要第二开关Q2和第四开关Q4断开，则滤波电路170中第一电容C1将被交流电输入110和功率因数电感140充电。
当处于交流负半周的时候：
只要第一开关Q1或第三开关Q1任一闭合，则功率因数电感140将被交流电输入110充电。
只要第一开关Q1和第三开关Q1断开，则滤波电路170中第二电容C2将被交流电输入110和功率因数电感140充电。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。