单片机无处不在 一种实用的在线式UPS电路详解

1 引言

UPS(UninterruptiblePowerSystem)交流电源越来越广泛地应用于国民经济的各个领域。本文将介绍一种实用的简单在线式UPS。

2 UPS电源的基本结构

将220V电网电压经全桥整流提供直流是实际应用中最为广泛的变流方案，但会使电网产生严重畸变的非正弦电流而危害电网。较为理想的方法是采用功率因数校正措施。控制器采用功率因数校正控制芯片UC3855A/B。

3 市电一蓄电池切换电路

它由两个迟滞比较器组成，市电经过整流，分压与由5V基准电压分压得到的电压相比较，输出接到51单片机4脚。

(1)当市电电压大于170V

51单片机当检测到4脚电平为高电平，市电工作指示灯亮起，蓄电池处于充电状态。

(2)当市电电压小于160V左右

51单片机当检测到4脚电平为低电平，市电工作指示灯熄灭，蓄电池放电指示灯亮起。控制继电器，使得市电停止工作。4 蓄电池充放电切换及辅助电源

蓄电池充放电电路及辅助电源电路可由主变压器，整流桥，以及可调三端稳压管LM317以及LM7812组成。充电电路的通、断由51单片机的6脚控制。当市电正常时，蓄电池放电指示灯熄灭，同时充电指示灯亮起。当市电不正常时，蓄电池放电指示灯亮起，同时充电指示灯熄灭。

市电经过变压器降压并整流，滤波成平滑的直流电压27V，加到三端稳压器LM317的输入端，再经三端稳压器LM317稳压，输出约12V的直流电压。构成SG3524的辅助电源。另外5V电源可由SG3525的16脚获得。

5 逆变稳压电路

逆变器主电路图采用全桥逆变电路。控制器采用SG3525，根据SG3525的工作原理，要得到SPWM波，必须有一个幅值在l～3.5V与市电同步的的正弦信号，与锯齿波比较，生成SPWM脉宽调制波。

取得市电同步信号中，通过一个迟滞比较器和一个二阶滤波器，其功能就是获得一个50Hz的正弦波信号。为保护开关管，采用隔离驱动，驱动电路图2由驱动脉冲放大和5V基准组成。

6 软启动

UPS的设计思想是在用户开机后，总开关指示灯亮起，首先通过51单片机程序设定4s的延迟时间，即封锁逆变器，减少故障率。同时市电旁路指示灯亮起，市电旁路导通。当运行了4s以后，逆变器正常工作，市电旁路继续导通。不过是在空载工作。等到经过21S左右，逆变器已经可以输出稳定的，标准的工频50Hz，220V且与市电同相时，市电旁路指示灯熄灭，逆变器开始工作。

7 结束语

基于单片机的在线式UPS电路，输入交流电压范围在170～265V左右，输出电压范围在200～240V的50Hz的正弦波，输出功率为500W。切换时间可以保证在3.5～5ms之间，基本满足了一般的需求，在特殊领域里，可以采用多个蓄电池并联的冗余技术，一旦检测到蓄电池放电电压降低到临界值，开关立刻切换到另一蓄电池供电，保证输出电压的连续性。