簡述UPS一種加熱方式

梁字 邵攀峰

本文主要簡單介紹UPS -種加熱方式，通過本文的介紹，使從事UPS電源行業(yè)人員對UPS在低溫環(huán)境下加熱有基本的認(rèn)識(shí)，也希望在此基礎(chǔ)上，對UPS低溫環(huán)境下的應(yīng)用有一個(gè)更好的提升，從而提升UPS低溫應(yīng)用下的可靠性。

UPS（ LJninterruptible PowerSystem/Uninterruptible PowerSupply），就是為了解決不間斷供電而設(shè)置的，是將蓄電池與主機(jī)相連接，通過主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備。主要用于給單臺(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)。UPS的三大基本功能：穩(wěn)壓，濾波，不間斷。在市電供電時(shí)，它是穩(wěn)壓器和濾波器的作用，以消除或削弱市電的干擾，保證設(shè)備正常的工作；在市電中斷時(shí)，它又可以通過把它的直流供電部分（電池組，柴油發(fā)電機(jī)等）提供的直流電轉(zhuǎn)化為完美的交流電供負(fù)載使用，其中由市電供電轉(zhuǎn)電池供電一般為O時(shí)間切換，這樣就使負(fù)載設(shè)備在感覺不到任何變化的同時(shí)保持運(yùn)行，真正保證了設(shè)備的不間斷運(yùn)行。

1、設(shè)計(jì)背景

有一些UPS是在戶外工作環(huán)境，當(dāng)戶外UPS在天氣氣溫低于零下10度時(shí)，很多UPS在電池放電完畢后無法自啟動(dòng)（UPS在電池放電完畢，來市電時(shí)自動(dòng)開機(jī)），用戶必須人為開機(jī)，降低了使用效率，加大了人工成本；再者天氣氣溫較低時(shí)電池放電時(shí)間大大縮短，影響客戶的負(fù)載后備時(shí)間以及電池的壽命。針對戶外的使用環(huán)境，提供一種UPS自動(dòng)加熱電路，在UPS低溫時(shí)對其自動(dòng)加熱，在電池低壓放電完畢后，再次開市電時(shí)可以自動(dòng)開機(jī)，提高UPS使用效率及電池壽命，延長負(fù)載后備時(shí)間。加熱器件可以選擇加熱電熔絲或者發(fā)熱棉等根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇，保證UPS在低溫下正常啟動(dòng)工作。

2、設(shè)計(jì)過程

2.1方案設(shè)計(jì)（見附件圖1）

設(shè)計(jì)技術(shù)方案：UPS自動(dòng)加熱電路，其包括溫度檢測與分壓電路，與比較電路連接，用于根據(jù)外界溫度變化阻值，產(chǎn)生不同的電壓值，并傳輸給比較電路；比較電路，與溫度檢測與分壓電路以及加熱開斷電路連接，用于比較溫度檢測與分壓電路的電壓值與預(yù)設(shè)值，并將高、低電平信號傳輸給加熱開斷電路；加熱開斷電路，與比較電路以及加熱裝置連接，用于接收比較電路傳輸?shù)母摺⒌碗娖叫盘枺鶕?jù)信號控制加熱裝置電源開斷；加熱裝置，用于為UPS加熱，提高UPS及電池溫度，從而實(shí)現(xiàn)UPS在低溫下工作不受影響，提高UPS在低溫應(yīng)用的可靠性。

備注：元器件選型及具體參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際進(jìn)行選擇設(shè)置。

2.2 具體方案實(shí)現(xiàn)方式介紹：

當(dāng)外界溫度沒有達(dá)到設(shè)置的低溫溫度點(diǎn)時(shí)（假設(shè)零下10度），即外界環(huán)境溫度較高：

1、市電正常時(shí)，負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT和第一電阻R1分壓值較小，比較器U1的11腳端電壓小于10腳電壓，U1的輸出端13輸出低電平，第一光耦U2、第二光耦U3不導(dǎo)通，繼電器JQ1、JQ2線圈沒有電即不導(dǎo)通，此時(shí)繼電器JQ1、JQ2都不吸合，因加熱裝置連接在繼電器JQ1的常閉觸點(diǎn)3到JQ2的公共端4，JQ2此時(shí)常閉狀態(tài)，此時(shí)加熱裝置無電，加熱裝置不起作用。

2、無市電時(shí)，負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT和第一電阻R1分壓值較小，比較器Ul的11腳端電壓小于10腳電壓，U1的輸出端13輸出低電平，第一光耦U2、第二光耦U3不導(dǎo)通，繼電器JQ1、JQ2線圈沒有電即不導(dǎo)通，此時(shí)繼電器JQ1、JQ2都不吸合，因加熱裝置連接在繼電器JQ1的常閉觸點(diǎn)3到JQ2的公共端4，JQ2此時(shí)常閉狀態(tài)，此時(shí)加熱裝置無電，加熱裝置不起作用。

當(dāng)外界溫度達(dá)到設(shè)置的低溫溫度點(diǎn)時(shí)（假設(shè)零下10度），此時(shí)外界環(huán)境溫度較低：

1、市電正常時(shí)，負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT和第一電阻Rl分壓值較高，比較器U1的11腳端電壓大于10腳電壓，U1的輸出端13輸出高電平，第一光耦U2、第二光耦U3導(dǎo)通，繼電器JQ1、JQ2線圈有電導(dǎo)通，此時(shí)繼電器JQ1、JQ2都吸合，此時(shí)加熱裝置連接在繼電器JQ1的常開觸點(diǎn)5端即UPS的市電輸入端，此時(shí)加熱裝置由市電供電，加熱裝置開始工作，對電池和UPS起到加熱作用。此時(shí)繼電器JQ2雖然也是閉合狀態(tài)，UPS的OUTPUT連接在繼電器JQ1的常閉觸點(diǎn)3腳，但是此時(shí)繼電器JQ1是打在常開觸點(diǎn)上面，故UPS的OUTPUT不起作用。

2、無市電時(shí)，負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT和第一電阻R1分壓值較高，比較器U1的11腳端電壓大于10腳電壓，U1的輸出端13輸出高電平，第一光耦U2、第二光耦U3導(dǎo)通，此時(shí)無市電，故繼電器JQ1線圈無電，繼電器JQ1觸點(diǎn)還是在常閉狀態(tài)，加熱裝置還是通過繼電器JQ1的常閉觸點(diǎn)（3，4腳）和繼電器JQ2的公共端4腳相連，由于第二光耦U3導(dǎo)通，繼電器JQ2的公共端和常開觸點(diǎn)相連，常開觸點(diǎn)和UPS-OUTPUT連接，此時(shí)加熱裝置由UPS輸出（UPS-OUTPUT）供電，加熱裝置開始工作，對電池和UPS起到加熱作用。

3、測試驗(yàn)證

把線路板加工成PCBA后進(jìn)行實(shí)際的測試驗(yàn)證，在驗(yàn)證過程中模擬實(shí)際工況，調(diào)節(jié)不同的溫度，校準(zhǔn)由于溫度環(huán)境變化帶來的大的差異，使用不同的加熱器件等，一定要保證方案在實(shí)際應(yīng)用中切實(shí)可行，不能影響UPS正常運(yùn)行，元器件選擇一定要考慮低溫可以正常工作情況。

4、設(shè)計(jì)完成

到目前為止，完成了從設(shè)計(jì)方案到PCBA實(shí)際測試驗(yàn)證的設(shè)計(jì)過程。

以上只是針對戶外環(huán)境使用的UPS一種加熱方式設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了一個(gè)簡單的描述，使我們對UPS針對使用環(huán)境加熱方式有一定的認(rèn)識(shí)，UPS針對不同的環(huán)境做對應(yīng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)細(xì)致的工作，需要細(xì)心和耐心。在實(shí)際工作中積累，養(yǎng)成一個(gè)良好的工作習(xí)慣，相信伴隨著個(gè)人能力的逐漸提高，能設(shè)計(jì)出高品質(zhì)的更加符合實(shí)際環(huán)境的加熱方式。