山特8222型UPS

1、山特8222型UPS是一款采用12V/7Ah蓄电池、输出功率为300W/500VA的后备式方波输出UPS电源，笔者测绘出其原理图（见附图）。图中各处电压值是UPS电源在市电正常供电且空载状态下用500型万用表测得的，其中括号内的电压值为UPS电源在逆变状态下的数值。一、微处理器芯片82STK618-00305-00577和达林顿驱动电路MC1413P各脚功能U1微处理器82STK618-00305-00577各脚功能见附表。引脚号 引脚功能1 5V直流电源输入2 市电输入电压检测信号输入3 UPS输出电压检测信号输入4 逆变器故障信号检测输入5 电池电压信号检测输入6 充电器开机/关机信号输出

2、7 市电供电正常信号输出8 逆变器供电指示信号输出9 UPS自动关机控制信号输出10 抗尖峰抑制电路开机/关机信号输出11 UPS逆变器驱动信号输出12 UPS逆变器驱动信号输出13 市电供电-逆变器供电控制信号输出14 地线15 市电停电检测信号输入16 电池电压过低自动关机检测信号输入17 静音测试18 自动稳压调控信号输出19 自动稳压调控信号输出20 自动稳压调控信号输出21 UPS故障指示灯信号输出22 报警信号输出23 地线24 自动稳压调控信号输入25 自动稳压调控信号输入26 8MHz石英振荡器输入端27 8MHz石英振荡器输入端28 5V直流电源输入U2达林顿驱动电路MC14

3、13P为双列16脚七组功率驱动门组件，各脚功能：、脚是输入，16、15、14、13、12、11、脚是对应的输出，脚为钳位端，脚为接地端。与MC1413P可以互换的电路有：KID65003AP、LB1233、M54523P、ME5503、SN7568、TD621303P、ULN2003A、XR2203、UPC2003C。U1：82STK618-00305-00577U2：ULN2003AU4：LM324N 二、电路原理分析 该UPS电源电路主要由启动、供电转换控制、自动稳压、逆变驱动、自动保护关机等电路组成。1、启动电路 接通电源开关K后，蓄电池E（12V/7Ah）通过开关K、C12、R28给Q

4、2 b极一个触发信号，Q2立即导通，05也跟着导通，蓄电池通过Q5 e-c极向后续各个电路供电。其中一路通过D12、R29等元件向Q2的b极供电，以确保Q2可靠导通，从而保证Q5能稳定地向后续电路供电。蓄电池还通过开关K、R22、R21等进入U1 25脚，至此，启动过程结束，UPS电源开始进入工作状态。另外，此机还有一个特点，就是不接通电源开关，只要将其电源插头插入市电供电插座，其电路照样能启动，蓄电池照样被充电，但是这种状态不具有后备功能。工作过程是：市电电压经R88R89、R65、R55、R64分压限流后，将ZD1击穿导通，Q3、Q5也随之导通，蓄电池通过Q5向后续电路供电，电路转到市电供

5、电工作（无后备功能）状态。2、+5V供电电源的形成 +5V供电电源的形成由精密可调电压基准芯片U3、外围限流电阻R52、分压电阻R42、R41、滤波电解电容C13等元件完成。U3输出电压Vk=2.5（1+R42/R41）即为5V。+5V电源主要向微处理器芯片U1、光电耦合器U7（P521）等电路供电。3、蓄电池充电电路 在市电供电状态下，电源变压器B的-绕组电压经D26D29、C20整流滤波、U5稳压后，通过R47、D11向蓄电池E充电，充电电压为：V0=1.25（1+R53/R54）即为17.5V。当蓄电池E充满电时，电池电压检测信号通过Q5 e-c极、R12、R11等元件进入U1脚，经其处

6、理后，从其脚输出高电平，使三极管Q6导通，充电电压变为：Vo=1.25（1+0/R54）为1.25V，D11反偏，从而使U5停止对蓄电池E供电，充电结束。4、UPS自动保护关机电路当电路出现逆变功率管短路、电池电压过低等异常情况时，U1脚输出高电平。并通过R15使Q4导通，从而使Q2、Q5截止，阻断蓄电池向后续电路继续供电，UPS电源停止工作。5、蓄电池电压过低保护检测电路 逆变过程中。当蓄电池E电压过低时，原来一直处于导通状态的Q8截止、Q7导通，Q7 c极的低电平通过D6将U1 16脚电平拉低；同时还通过D13D15分别将Q11、015、Q13的栅极信号旁路掉，逆变器停止工作。UPS无输出

7、。RL3处于释放状态，其触点1-4通、1-3断，市电暂时不向变压器B供电。当市电供电电压恢复到电路设计值时，市电电压经R88、R89、R65、R55、R64分压限流后，将ZD1击穿导通，紧跟着Q3、Q2、Q5也随之导通，此时，U1根据检测到的市电供电正常信号，马上恢复到正常工作状态，电路转到市电供电工作模式，并向蓄电池充电。6、逆变输出电压自动调整电路逆变器工作时，B次级的-绕组产生的反馈电压经D24、D25、R7、R6、C3整流滤波降压后。输出频率为100Hz的方波反馈电压进入U1脚，经其内部处理后，从其11、12脚输出脉冲宽度可调的逆变驱动信号，从而自动调整逆变输出电压的高低。当UPS电源

8、的输出电压因某种原因下降时，经整流滤波回路反馈到U1脚的电压也将有所下降，经其内部处理后，从其11、12脚输出的脉冲电压的脉宽加宽，逆变器方波输出脉冲宽度增宽使UPS电源的交流输出电压有效值增大。相反，当由于某种原因致使UPS电源交流输出电压有所上升时，通过上述的反馈控制回路就会使得U1输出的驱动电压脉冲宽度变窄。使交流输出电压重新返回到设定值。7、驱动MOS管短路保护电路 此电路由R17、R16、R31、R32、C9、D19、D20等元件组成。在逆变工作状态，Q11、Q15轮流导通，U1的脚电压维持在一个固定值上。一旦Q11、Q15短路，U1的脚电压将迅速下降，这一变化经其内部处理后，马上启

9、动故障保护电路，使脚输出高电平，Q4导通，Q2、Q5截止，UPS自动关机停止工作。实测U1脚为频率为100Hz的方波电压。也就是说只要逆变管中的任一臂出现短路，其方波电压波形、频率就会改变，就会引起UPS自动关机。8、供电转换控制电路 U4A及其外围元件组成的转换控制电路。将市电的正弦波信号变为同频率、幅度为10V的方波信号，并从其脚输出。当市电供电中断时，U4A脚输出转换的10V直流电压，经R48、R45等送入U1 15脚，由U1处理后，由其13脚输出高电平信号，再经R9进入U2脚，由U2 14脚输出低电平信号，经R35、R34送入Q13的栅极，此时Q13截止，RL3处于释放状态，其触点1-

10、4通、1-3断，UPS电源转换为逆变工作状态。或虽有市电，但市电电压太低（低于165V）时，U1根据其脚市电输入电压检测信号幅度变化情况，经综合处理后，也从其13脚输出高电平信号，UPS电源同样处于逆变工作状态。当市电恢复供电且电压高于185V时，U1的13脚输出低电平，进而U2的14脚输出高电平，Q13导通，RL3吸合，其触点1-4断、1-3通，UPS电源处于市电供电工作状态。在市电供电工作状态，U1的11、12脚将一直输出高电平，Q9、Q11、Q12导通，Q11、Q15栅极被短路，逆变器停止工作。9、自动稳压控制电路当UPS电源处于逆变工作状态时。只要蓄电池供电电压不低于极限工作点（10.

11、5V），UPS电源都能向负载提供有效值稳定的交流电源。但当UPS电源处于市电供电工作状态时，为使UPS输出电源不致于出现大的波动，电路工作过程是：市电供电电压通过R87R89、R63等送入反相比例放大器U4B脚，经其放大，再经U4C组成的电压跟随器后，变成频率为100Hz的单向脉动电压，其中一路送入U1的脚。作为市电输入电压检测信号；另一路经R24、D8等送入Q13的栅极。U1根据其、15脚信号电压的变化情况，从其20、18脚输出自动稳压调控信号，送入U2的、脚，并从U2的16、15脚输出驱动信号，控制RL1、RL2吸合与释放。从而达到自动稳压的目的。实测当市电供电电压从低上升至185V左右时

12、，U1 13脚输出低电平0V，RL3吸合，逆变停止，电路进入市电供电工作状态；当市电供电电压继续上升至208V左右时，RL2吸合。其触点3-1通，市电供电电压经RL1的4-1触点、从RL2的3-1触点输出：当市电供电电压从208V左右下降至200V左右时，RL2释放，市电供电电压经RLl的4-1触点进入B的脚，经其自耦升压后，从RL2的4-1触点输出；当市电供电电压上升至240V左右时，RL1、RL2均吸合，其触点3-1通，市电供电电压经RL1的3-1触点进入B的脚，经其抽头、脚降压后，从RL2的3-1触点输出，向负载供电；当市电供电电压下降至235V左右时，RL1释放，RL2吸合，UPS输出电压等于市电供电电压。10、状态指示电路及尖峰吸收回路状态指示电路由NORMAL（正常）、BACKUP（后备）、FAULT（故障）显示电路组成，它们分别与U1的、21脚相连；报警鸣叫电路由U1的22脚、U2的、13脚及外围电路组成。市电输入端尖峰吸收回路由压敏电阻MOV1、C31组成。其作用是把叠加在市电220V上的高压尖峰所造成的瞬间大电流短路并导引到零线上。当电网上的高压干扰消除后，MOV1又恢复到它的正常特性，对市电电网不产生任何分流作用；UPS输出端的尖峰吸收回路由R79、C30、D32D3