Источник бесперебойного питания с развязкой по цепи питания

Источник бесперебойного питания с развязкой по цепи питания имеет основание, неподвижную верхнюю крышку, и съемную верхнюю крышку. Отсек для батареи служит для установки батареи. Неподвижная верхняя крышка и съемная верхняя крышка установлены на двух концах основания, причем верхняя съемная крышка расположена в соответствии с расположением отсека для батареи. Неподвижная верхняя крышка имеет переключатель контуров, соединенный с цепью питания и содержащий исполнительный элемент, выполненный с возможностью подключения и отключения цепи питания. Поджимающий элемент установлен на верхней съемной крышке таким образом, что при ее установке на основание, он приводит в действие исполнительный элемент переключателя контуров с возможностью соединения с цепью питания. При снятии верхней съемной крышки, цепь питания будет отсоединена. Таким образом, ИБП является экономичным устройством с точки зрения числа деталей, стоимости, и габаритов.

Область техники, к которой относится полезная модель

Настоящая полезная модель относится к источникам бесперебойного питания (ИБП), в частности к источникам бесперебойного питания (ИБП) с развязкой по цепи питания.

Уровень техники

Стандартные, имеющиеся в продаже ИБП могут быть подключены к электрическим/электронным приборам и служат, главным образом, для подачи питания при прекращении электроснабжения. Отдельные ИБП могут также выполнять функцию защиты от скачков напряжения, а также защиты от помех электрического/электронного оборудования, в частности, высокоточных приборов, нуждающихся в энергии высокого качества. Как правило, пользователи не включают ИБП в состав основного оборудования до тех пор, пока не возникает необходимость в энергоснабжении высокого качества.

По сообщению энергетической компании Тайваня среднее время отключения электроэнергии на одного потребителя энергии в технопарках по всему острову составило в 2010 г. 1,2 минуты (примерно 72 секунды). Такая организация системы энергоснабжения может быть высоко оценена с точки зрения его качества, вследствие плотной концентрации потребителей в технопарках, имеющих главным образом отношение к электронной, полупроводниковой промышленности, промышленности средств связи и фотоэлектроники, обычно несущим тяжелые потери при перебоях энергоснабжения.

Помимо использования ИБП для обеспечения бесперебойного питания производственных линий в технопарках, регулярные потребители могут также испытывать необходимость в них в повседневной жизни. Наиболее широко используемыми являются ИБП со сменными батареями, задача разработки схем которых состоит в создании на стороне батареи схемы эффективной развязки по цепям питания, поступающего от подключенных к ИБП электрических/электронных приборов, и обеспечении, таким образом, защиты потребителей энергии от возможности поражения током высокого напряжения при замене батареи. Однако, в этом случае, между первичной и вторичной цепями необходимо наличие дополнительного изолированного источника питания, оптрона, изолированной схемы детектирования и т.д., т.е. элементов, имеющих относительно высокую стоимость, а использование которых требует относительно большого внутреннего пространства. Кроме того, к недостаткам таких устройств могут быть отнесены сложность схем, большое количество развязывающих элементов, высокая стоимость ИБП, а также большой размер монтажной платы, установленной внутри устройства.

РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в создании ИБП с развязкой по цепи питания, что позволяет упростить схему развязки, сократить число и стоимость развязывающих элементов, а также уменьшить используемое внутреннее пространство.

Для решения поставленной задачи ИБП с развязкой по цепи питания имеет основание (корпуса), неподвижную верхнюю крышку, и съемную верхнюю крышку.

Основание имеет два противоположных конца, отсек для электронного модуля, выполненного на печатной плате, отсек для батареи, и два электрода.

Отсек для электронного модуля, выполненного на печатной плате, выполнен в основании.

Отсек для батареи также выполнен в основании.

Два электрода смонтированы на внутренней стенке отсека для батареи для обеспечения электрического соединения с батареей и создания цепи питания.

Неподвижная верхняя крышка прочно закреплена на одном из концов основания в соответствии с отсеком для электронного модуля, выполненного на печатной плате, и содержит переключатель контуров. Переключатель контуров установлен на внутренней стенке неподвижной верхней крышки, соединен с цепью питания внутри отсека для батареи, и содержит исполнительный элемент для подключения и отключения цепи питания.

Съемная верхняя крышка подвижно закреплена на другом, противоположном конце основания в соответствии с отсеком для батареи и имеет поджимающий элемент, выполненный на внутреннем краевом участке съемной верхней крышки в соответствии с исполнительным элементом переключателя контуров.

При установке съемной верхней крышки ИБП на основание и соединении с неподвижной верхней крышкой, исполнительный элемент неподвижной верхней крышки может быть поджат поджимающим элементом съемной верхней крышки, обеспечивая, при этом, соединение с цепью питания. При снятии съемной верхней крышки для замены батареи, она может быть разъединена с неподвижной верхней крышкой, при этом отсутствует поджатие исполнительного элемента посредством поджимающего элемента и цепь питания ИБП будет разомкнута. Следовательно, такая конструкция позволяет упростить схему развязки, уменьшить число требуемых развязывающих элементов и их стоимость, а также уменьшить используемое внутреннее пространство ИБП.

Эти задачи, преимущества и новые признаки полезной модели станут более очевидными при рассмотрении приведенного ниже описания вместе с прилагаемыми чертежами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг.1 показано перспективное изображение ИБП с развязкой по цепи питания в соответствии с настоящей полезной моделью.

На Фиг.2 показано изображение ИБП, представленного на Фиг.1, в частично разобранном виде.

На Фиг.3 показана принципиальная схема первого примера осуществления защитной цепи, обеспечивающей развязку ИБП, изображенного на Фиг.1.

На Фиг.4 показана неполная принципиальная схема второго примера осуществления защитной цепи, обеспечивающей развязку ИБП, изображенного на Фиг.1.

На Фиг.5 показана другая неполная принципиальная схема второго примера осуществления защитной цепи, обеспечивающей развязку ИБП, изображенного на Фиг.1.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

ИБП с развязкой по цепи питания (Фиг.1) согласно настоящей полезной модели имеет основание 10, неподвижную верхнюю крышку 20 и съемную верхнюю крышку 30. Основание 10 имеет два противоположных конца. Неподвижная верхняя крышка 20 и съемная верхняя крышка 30 соединены одной стороной и контактируют друг с другом.

В настоящем примере осуществления полезной модели, ИБП кроме того имеет батарею 50 и кабель для подключения к сети питания 40. Батарея 50 установлена внутри ИБП. Кабель для подключения к сети питания 40 подсоединен к внешнему участку неподвижной верхней крышки 20 и имеет два конца. Один конец кабеля для подключения к сети питания 40 имеет электрическое соединение с электроприбором, а другой конец имеет электрическое соединение с ИБП. Основание 10 имеет отсек для электронного модуля, выполненного на печатной плате, отсек для батареи и два электрода. Отсек для электронного модуля, выполненного на печатной плате, выполнен в основании 10. Отсек для батареи 50 также выполнен в основании 10. Два электрода смонтированы на внутренней стенке отсека для батареи для обеспечения электрического соединения с батареей 50 и создания цепи питания.

На Фиг.2 показаны внутренние элементы конструкции неподвижной верхней крышки 20 и съемной верхней крышки 30 ИБП, изображенного на Фиг.1.

Неподвижная верхняя крышка прочно закреплена на одном из концов основания 10 в соответствии с отсеком для электронного модуля, выполненного на печатной плате, и содержит переключатель контуров 21 и монтажную плату 22. Переключатель контуров 21 установлен на внутренней стенке неподвижной верхней крышки 20, соединен с цепью питания внутри отсека для батареи и содержит исполнительный элемент 211 для подключения и отключения цепи питания. Монтажная плата 22 расположена на внутренней стенке неподвижной верхней крышки 20 и содержит первый силовой контакт 221 и второй силовой контакт 222. Первый силовой контакт 221 выполнен на монтажной плате 22 и имеет электрическое соединение с кабелем для подключения к сети питания 40. Второй силовой контакт 222 выполнен на монтажной плате 22 и имеет электрическое соединение с переключателем контуров 21.

Съемная верхняя крышка 30 подвижно закреплена на другом, противоположном конце основания 10 в соответствии с отсеком для батареи и имеет поджимающий элемент 31, выполненный на ее внутреннем краевом участке в соответствии с исполнительным элементом 211 переключателя контуров 21. Поджимающий элемент 31 выполнен так, что при соединении неподвижной верхней крышки 20 со съемной верхней крышкой 30, им может быть приведен в действие исполнительный элемент 211, при этом переключатель контуров будет находиться во включенном положении, обеспечивающем нормальный режим работы ИБП.

В настоящем примере осуществления полезной модели, съемная верхняя крышка 30 имеет две прямоугольных вставки 32, сформированных на ее внутреннем краевом участке, расположенных на левой и правой сторонах поджимающего элемента 31 и имеющих меньший размер по сравнению с этим элементом. Кроме того, в неподвижной верхней крышке 20 выполнено отверстие и два щелевых отверстия для крепления. Отверстие выполнено во внутреннем краевом участке неподвижной верхней крышки 20 в соответствии с переключателем контуров 21. Щелевые отверстия для крепления выполнены на внутреннем краевом участке и расположены на левой и правой сторонах отверстия в соответствии с двумя прямоугольными вставками 32. При установке съемной верхней крышки 30 на основание 10, поджимающий элемент 31 может входить в зацепление с отверстием, а прямоугольные вставки 32 могут соответственно входить в зацепление с щелевыми отверстиями для крепления неподвижной верхней крышки с возможностью ее жесткого соединения 20 со съемной верхней крышкой 30.

При соединении неподвижной верхней крышки 20 со съемной верхней крышкой 30 (Фиг.1 и 2), исполнительный элемент 211 постоянно поджат поджимающим элементом 31. Неподвижная верхняя крышка 20 прочно соединена со съемной верхней крышкой 30, путем соответствующего вставления обеих прямоугольных вставок 32 в щелевые отверстия для крепления, выполненные на неподвижной верхней крышке 20. Для замены батареи 50 ИБП, съемная верхняя крышка 30 может быть отсоединена посредством расцепления прямоугольных вставок и щелевых отверстий для крепления таким образом, что исполнительный элемент 211 не будет поджат поджимающим элементом 31, при этом переключатель контуров 21 переведен в выключенное положение.

Полное разъединение электроприбора при замене батареи возможно при дальнейшей совместной работе переключателя контуров 21 с защитной цепью, сформированной на монтажной плате 22.

В первом примере осуществления полезной модели защитная цепь защиты, обеспечивающая развязку ИБП (Фиг.3) включает в себя схему управления питанием 60, сформированную на монтажной плате 22 и соединенную с источником питания. Переключатель контуров 21 включен между схемой управления питанием 60 и контуром BAT-V внутри отсека для батареи. Схема управления питанием 60 включает в себя электронный ключ Q1 и регулятор напряжения U1. Регулятор напряжения U1 содержит вход и выход напряжения. Электронный ключ Q1 имеет входной и выходной контакты. Входной контакт соединен с переключателем контуров 21. Выходной контакт соединен со входом регулятора напряжения U1. От переключателя контуров 21 на электронный ключ Q1 подано постоянное напряжение 12B, поступающее далее на выходной контакт электронного ключа Q1. Регулятор напряжения U1 выполнен с возможностью регулирования постоянного напряжения 12B и выдачи на его выходе постоянного напряжения величиной 5B. Таким образом, может быть обеспечено питание постоянными напряжениями различной величины. Для замены батареи 50 съемная верхняя крышка 30 снимают с основания 10, при этом исполнительный элемент 211 больше не будет поджат поджимающим элементом 31. При выключенном положении переключателя контуров 21 контур BAT-V внутри отсека для батареи отсоединен от схемы управления питанием 60. Следовательно, безопасная развязка цепи питания может быть достигнута путем прекращения подачи питания и отсоединения от цепи питания.

Во втором примере осуществления полезной модели защитная цепь, обеспечивающая развязку ИБП (Фиг.4 и 5) включает в себя микроконтроллер (MCU) 23, реле 24 и схему коммутации 25. Схема коммутации 25 содержит управляющий электрод и входной контакт. Реле 24 содержит выключатель с нормально замкнутыми контактами и катушку возбуждения. Катушка возбуждения включена между источником питания 12B и входным контактом схемы коммутации 25 с возможностью управления режимом коммутации выключателя с нормально замкнутыми контактами. Микропроцессор MCU 23 имеет множество выводов. Один из выводов D-SWITCH соединен с переключателем контуров 21 с помощью электронных средств. Другой вывод INPUT-RLY с помощью электронных средств соединен с управляющим электродом схемы коммутации 25. Переключатель контуров 21 подключен к источнику постоянного напряжения 5B. При установке съемной верхней крышки 30 на основание 10, переключатель контуров 21 может быть переведен во включенное положение с возможностью подачи напряжения 5B на вывод D-SWITCH микроконтроллера MCU 23. При этом выводом INPUT-RLY микроконтроллера MCU 23 не может быть подан сигнал на управление схемой коммутации 25. Следовательно, выключатель с нормально замкнутыми контактами реле 24 останется в замкнутом положении. После замены батареи 50 и снятии съемной верхней крышки 30 переключатель контуров 21 может быть выключен. При этом может быть изменен потенциал вывода D-SWITCH микроконтроллера MCU 23 и выводом INPUT-RLY выдан сигнал на управление схемой коммутации 25 таким образом, что реле 24 может быть переведено в отключенное положение. Микроконтроллером MCU 23 выдает другой сигнал на прекращение подачи питания ИБП и выполнена безопасная развязка цепи питания.

С учетом упомянутого выше, цепь питания ИБП может быть отсоединена, и батарея может быть изолирована от электроприбора при использовании меньшего количества развязывающих элементов и с меньшими затратами.

Несмотря на тот факт, что в приведенном выше описании были рассмотрены многочисленные характеристики и преимущества настоящей полезной модели, а также детали конструкции и работа полезной модели, настоящее описание носит исключительно иллюстративный характер.

Изменения возможны в деталях, в частности, что касается формы, размера, и расположения элементов, в пределах принципов полезной модели, значимость которых в полном объеме раскрыта в прилагаемой формуле полезной модели.

1. Источник бесперебойного питания (ИБП) с развязкой по цепи питания, содержащий:

основание, имеющее:

два противоположных конца, в котором выполнены:

отсек для электронного модуля, выполненного на печатной плате, и

отсек для батареи, на внутренней стенке которого смонтированы два электрода для электрического соединения с батареей и создания цепи питания;

неподвижную верхнюю крышку, прочно установленную на одном из противоположных концов основания в соответствии с отсеком для электронного модуля, выполненного на печатной плате, содержащую переключатель контуров, при этом переключатель контуров установлен на внутренней стенке неподвижной верхней крышки, соединен с цепью питания внутри отсека для батареи и имеет исполнительный элемент, выполненный с возможностью подключения и отключения цепи питания; и

съемную верхнюю крышку, закрепленную с возможностью отсоединения на другом противоположном конце основания в соответствии с отсеком для батареи и имеющую поджимающий элемент, выполненный на ее внутреннем краевом участке в соответствии с исполнительным элементом переключателя контуров.

2. ИБП по п.1, в котором неподвижная верхняя крышка дополнительно содержит кабель для подключения к сети питания, один конец которого выполнен с возможностью электрического соединения с электроприбором, а другой конец имеет электрическое соединение с ИБП.

3. ИБП по п.2, в котором

неподвижная верхняя крышка также содержит расположенную на ее внутренней стенке монтажную плату, на которой

выполнен первый силовой контакт, имеющий электрическое соединение с кабелем для подключения к сети питания,

выполнен второй силовой контакт, имеющий электрическое соединение с переключателем контуров; и

установлен переключатель контуров.

4. ИБП по п.3, в котором на внутреннем краевом участке неподвижной верхней крышки, кроме того, выполнено сквозное отверстие, расположенное в соответствии с переключателем контуров.

5. ИБП по п.4, в котором

съемная верхняя крышка также имеет две прямоугольные вставки, сформированные на ее внутреннем краевом участке, расположенные на левой и правой сторонах поджимающего элемента и имеющие меньший размер по сравнению с этим элементом;

неподвижная верхняя крышка также имеет два щелевых отверстия для крепления, выполненных на ее внутреннем краевом участке и расположенных на левой и правой сторонах отверстия в соответствии с указанными двумя прямоугольными вставками.

6. ИБП по п.5, в котором:

на монтажной плате сформирована схема управления питанием, выполненная с возможностью подключения к источнику питания; а

переключатель контуров включен между схемой управления питанием и контуром внутри отсека для батареи.

7. ИБП по п.6, в котором схема управления питанием содержит:

регулятор напряжения с контактом входного напряжения и контактом выходного по напряжения, и

электронный ключ, имеющий:

входной контакт, соединенный с переключателем контуров; и

выходной контакт, соединенный с контактом входного напряжения регулятора напряжения.

8. ИБП по п.5, в котором монтажная плата также содержит:

схему коммутации, содержащую:

управляющий электрод и

входной контакт;

микроконтроллер (MCU), имеющий множество выводов, один из которых соединен с переключателем контуров посредством электронных средств, а другой вывод соединен с управляющим выводом схемы коммутации посредством электронных средств; и

реле, имеющее:

выключатель с нормально замкнутыми контактами и

катушку возбуждения, включенную между источником питания и входным контактом схемы коммутации для обеспечения возможности управления режимом коммутации выключателя с нормально замкнутыми контактами.