[發明專利]后置式后備電源系統

有效

• 申請號: 200810216425.0
• 申請日: 2008-09-28
• 公開（公告）號: CN101685978A
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發明（設計）人: 韋永奎;田志剛
• 申請（專利權）人: 韋永奎;田志剛
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 深圳市睿智專利事務所
• 代理人: 陳鴻蔭

【技術領域】

本發明涉及電池組充電和向負載供電，以及直流功率輸入變換為直流功率輸出 的電源系統，尤其涉及用于個人電腦、服務器和存儲器等數據信息設備的備用電源 系統。

【背景技術】

個人電腦、服務器、存儲器等數據信息設備，工作時都需要正常的電力供應。 一旦斷電，其內部存儲器所保存的內容可能會立即消失。如果不是正常的斷電，導 致其內存中的信息來不及保存到硬盤等存儲設備上，就會造成信息因完全丟失或變 得不完整而失去價值，從而浪費大量的工作精力和時間，甚至造成巨大的經濟損失。 而對于UNIX的操作系統，如果不正常關機，其內存中的系統信息沒有讀寫到硬盤 上，還可能造成系統崩潰，無法再次啟動。另外，這些設備中的硬盤，雖然應用的 是磁存儲介質，不會因斷電損失信息，但突然的電力故障會使正在進行讀寫工作的 硬盤物理磁頭損壞，或者系統文件在維護文件系統時，造成文件分配表錯誤，從而 使整個硬盤報廢。這些設備在工作時突然停電或者欠壓供電，就可能帶來其內存中 的信息被沖掉和/或硬盤數據丟失的后果。

在這種背景下，包括UPS(不間斷電源)、SPS(備份/待命電源)、BBU(電池后備 單元)在內的各種后備電源解決方案應運而生，尤其是UPS伴隨電力電子技術的發 展，不斷推陳出新，在數十年間成就了一個嶄新的產業。

其中：UPS-Uninterrupted?Power?Supply不間斷電源：是一種含有儲能裝置， 以逆變器為主要部件，穩壓穩頻輸出的電源設備。當市電正常輸入時，UPS就將市 電濾波、穩壓后供給負載使用，同時對設備內的電池充電，把能量儲存在該電池中， 當市電因各種原因中斷或輸入故障時，UPS即將設備內電池的能量轉換為交流電繼 續供負載使用，使負載維持正常工作。

SPS-Standby?Power?Supply備份/待命電源：內含一定容量的電池，當市電因各 種原因中斷或輸入故障時，能提供一定后備時間的電源模塊，其工作原理和結構比 UPS簡單。

BBU-Battery?Backup?Unit電池后備單元：是電池或電池組，當市電因各種原因 中斷或輸入故障時，提供備份電源，一般不具備穩壓輸出功能。

現有技術后備電源系統，包括三種方案：

第一種方案，如圖4所示，采用UPS或SPS電源設置于市電輸入和AC/DC變換 器之間，當市電正常時市電經UPS或SPS進到AC/DC變換器；當市電異常時由UPS 或SPS把自身的電池能量經過轉換后提供給AC/DC變換器，從而繼續給設備提供電 源。

其缺點如下：

①效率低

從電路方框結構示意圖上看，如圖4所示，該方案是把UPS或SPS置于AC/DC 變換器之前，而不是直接接到設備的各功能板(主板或背板)上，這樣使一部分能量 在中間的轉換環節上損耗掉了，因為中間環節的轉換效率是有限的，中間環節越多， 總的效率越低。

②可靠性差

因為電路的中間環節如AC/DC、DC/DC變換器等，只要任何一個中間環節發生 故障，后級電路便失去電力，即使UPS或SPS正常，也不能給各功能板(主板或背板) 提供電力。

③成本高

UPS或SPS本身包括很多電路功能單元，線路復雜，結構多樣，因此物料成本、 設計成本、制造成本都高。如果要實現UPS或SPS冗余備份的話，成本更高。

④體積大，占用空間

UPS或SPS往往體積較大，難以實現和數據信息設備的集成一體化。

第二種方案，如圖5所示，BBU(電池后備單元)置于DC/DC變換器(一般是 48V輸入)的輸入端，當市電因各種原因中斷或輸入故障時，由其繼續給設備提供 電源。

其缺點如下：

①效率低

從電路方框結構示意圖上看，如圖5所示，該方案是把BBU置于DC/DC變換器 之前，而不是直接連接到設備的各功能板(主板或背板)上，這樣一部分能量就在 DC/DC變換器上損耗掉了。

②可靠性差

因為電路的中間環節DC/DC變換器若發生故障，后級電路便失去電力，即使BBU 正常，也不能給各功能板(主板或背板)提供電力。

③體積大，占用空間

48V電池組一般需要多個12V或6V蓄電池串聯組成，往往體積也是比較大的。