（一）技术交底书的要求：
□应清楚、完整地写明发明或实用新型的内容；
□使所属技术领域的普通技术人员能够根据此内容实施发明创造；
□使上述人员相信本发明确实可以解决现有技术不能解决的问题。
（二）技术交底书的具体样本如下：
1）发明创造的名称：
一种UPS电源
2）所属技术领域：
技术领域：
本发明涉及UPS电源。
3）背景技术
3.1）详细介绍技术背景，并描述申请人所知的与发明方案最接近的已有技术（应详细介绍，以不需再去看文献即可领会该技术内容为准，如果现有技术出自专利、期刊、书籍，则提供出处）；
3.2）对现有技术存在的缺点进行客观的评述（现有技术的缺点是针对于本发明的优点来说的；如果找不出对比技术方案及其缺点，可用反推法，根据本发明的优点来找对应的缺点；本发明不能解决的缺点，不需提供；缺点可以是成本高、处理时间慢等类似问题）。
背景技术：
UPS电源中电池的挂接是与主电路UPS的拓扑密切相关，为了提高效率，降低成本，电池挂接与主电路融合在一起。现有技术中，在电池负端接中线的电路拓扑中，还没有提出过带电池充电电路的UPS电源。而现有的用于其它电池挂接情形的电路拓扑中，常采用反激或正激的隔离电路作为充电电路，但这种隔离变换电路体积较大，效率较低，成本较高。如图1所示，UPS电源中电池充电电路为隔离电路，其中，D1、D2、D3、D4均为二极管，Qa为场效应管，T1为变压器。
4）发明内容
4.1）正面描述本发明所要解决的技术问题（对应现有技术的所有缺点；本发明解决不了的，不需提供）；
4.2）清楚完整的叙述发明创造的技术方案，应结合工艺流程图、原理框图、电路图、仿真图、布局图、设备结构图进行说明（越详细越好，可与第6部分合写；发明中每一功能的实现都要有相应的技术实现方案，不能只有原理，也不能只做功能介绍；需要详细提供与现有技术的区别技术和关联技术；每个附图都应有对应的文字描述，以他人不看附图即可明白技术方案为准；所有英文缩写都应中文注释）：
对于机械产品的发明创造应详细说明每一个结构零部件的形状、构造、部件之间的连接关系、空间位置关系、工作原理等；
对于电器产品应描述电器元件的组成、连接关系；
对于无固定形状和结构的产品，如粉状或流体产品、化学品、药品，应描述其组分及其含量、制造工艺条件和工艺流程等；
对于方法发明，应描述操作步骤、工艺参数等；
4.3）简单点明本发明的关键点和欲保护点（逐项列出1、2、3、、、），并简单介绍与最好的现有技术相比，本发明有何优点（一两个自然段即可；结合技术方案来描述，做到有理有据，即用推理或因果关系的方式推理说明；可以对应所要解决的技术问题或发明目的来描述）。
发明内容：
为解决上述现有技术所存在的缺陷，本发明提出一种UPS电源，提供了一种给UPS电源中电池充电的解决方案。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
一种UPS电源，包括一个UPS整流电路和电池，所述电池一端通过一个开关连接到所述UPS整流电路，另一端与中线耦合，其特征在于：还包括一个降压式Buck电路，所述降压式Buck电路作为电池充电电路挂接在电路中利用交流电源的正半周或负半周给电池充电，所述降压式Buck电路的输入端与UPS整流电路的一端正母线端或负母线端耦合，所述降压式Buck电路的输出端与中线耦合，所述降压式Buck电路的负载即为电池。
优选的技术方案中，
所述UPS整流电路包括第一开关、第十电感、第十场效应管、第二十场效应管、第三十场效应管、第四十场效应管、第五十效应管、第六十效应管、第二十电感和第二十电容，所述电池一端通过可控硅开关与第十电感第一端、第一开关耦合、第一开关第二端即为UPS输入端，第十电感第二端与第十场效应管源极、第二十场效应管漏极分别耦合；第十场效应管漏极与第三十场效应管的漏极、第五十效应管的漏极耦合；第二十场效应管源极与第四十的源极场效应管、第六十效应管的源极耦合；第三十场效应管源极、第四十场效应管漏极相连后接中线；第五十场效应管源极、第六十场效应管漏极相连后与第二十电感第一端耦合，第二十电感第二端即为UPS电源输出端，第二十电容连接在UPS电源输出端与中线之间。
所述降压式Buck电路为第一降压式Buck电路，所述第一降压式Buck电路利用交流电源的正半周对第一电池充电，包括第一场效应管、第一电感、第一电容和第二二极管，所述第一场效应管的漏极与所述UPS整流电路中的的第十场效应管的漏极耦合，所述第一场效应管的源极与第二二极管的负极、第一电感的第一端耦合，第二二极管的正极与中线耦合，第一电感的第二端与第一电容的第一端、第一电池的正极耦合，第一电容的第二端、第一电池的负极与中线耦合。
还包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述第一电容的第一端耦合，所述第一二极管的负极与所述第一电池的正极耦合。
还包括平衡电流电路，所述平衡电流电路利用市电电源的负半周对所述第一电池充电，所述平衡电流电路为Buck-Boost电路，包括第二场效应管、第二电感和第二十一二极管，所述第二场效应管的源极与所述UPS整流电路中的第二十场效应管的源极耦合，所述第二场效应管的漏极与第二十一二极管的正极、第二电感的第一端耦合，第二电感的第二端与中线耦合，第二十一二极管的负极与所述第一电容的第一端耦合。
所述降压式Buck电路为第二降压式Buck电路，所述第二降压式Buck电路利用交流电源的负半周对第二电池充电，包括第三场效应管、第三电感、第二电容和第四二极管，所述第三场效应管的源极与所述UPS整流电路中的第二十场效应管的源极耦合，所述第三场效应管的漏极与第四二极管的正极、第三电感的第一端耦合，第四二极管的负极与中线耦合，第三电感的第二端与第二电容的第一端、第二电池的负极耦合，第二电容的第二端、第二电池的正极与中线耦合。
还包括第三二极管，第三二极管的负极与所述第二电容的第一端耦合，第三二极管的正极与所述第二电池的负极耦合。
还包括平衡电流电路，所述平衡电流电路利用市电电源的正半周对所述第二电池充电，所述平衡电流电路为为Buck-Boost电路，包括第二场效应管、第二电感和第二十一二极管，所述第二场效应管的漏极与所述UPS整流电路中的第十场效应管的漏极耦合，所述第二场效应管的源极与第二十一二极管的负极、第二电感的第一端耦合，第二电感的第二端与中线耦合，第二十一二极管的正极与所述第二电容的第一端耦合。
一种UPS电源，包括三个UPS整流电路和一个电池，所述电池一端通过三个开关分别连接到所述三个UPS整流电路，另一端与中线耦合，其特征在于：还包括三个降压式Buck电路，所述三个降压式Buck电路分别作为三个电池充电电路挂接在电路中利用交流电源的正半周或负半周给电池充电，所述三个降压式Buck电路的输入端对应均与所述三个UPS整流电路的正母线端或负母线端耦合，所述三个降压式Buck电路的输出端均与中线耦合，所述三个降压式Buck电路的负载即为所述电池。
一种UPS电源，包括三个UPS整流电路、第一电池和第二电池，所述第一电池的正极、第二电池的负极均通过三个开关分别连接到所述三个UPS整流电路，所述第一电池的负极、所述第二电池的正极均与中线耦合；其特征在于：还包括第一组三个降压式Buck电路和第二组三个降压式Buck电路，所述第一组三个降压式Buck电路作为三个电池充电电路挂接在电路中利用交流电源的正半周给第一电池充电，所述第二组三个降压式Buck电路作为三个电池充电电路挂接在电路中利用交流电源的负半周给第二电池充电；所述第一组三个降压式Buck电路的输入端对应均与所述三个UPS整流电路的正母线端耦合，所述第一组三个降压式Buck电路的输出端均与中线耦合，所述第一组三个降压式Buck电路的负载即为所述第一电池；所述第二组三个降压式Buck电路的输入端对应均与所述三个UPS整流电路的负母线端耦合，所述第二组三个降压式Buck电路的输出端均与中线耦合，所述第二组三个降压式Buck电路的负载即为所述第二电池。
本发明与现有技术对比的有益效果是：
本发明的UPS电源，采用降压式Buck电路作为电池充电电路，能利用电源的正半周或负半周对电池充电，不需要隔离变换电路作充电电路，有效减小了设备的体积，降低了成本。进一步地，在电路中增加平衡电流电路，能利用有效利用电源的另一半周对电池充电，有效利用时间周期。
5）附图：实用新型专利必须提供附图，附图中构成件可以有标记，尺寸和参数不必标注。
附图说明：
图1是背景技术中隔离电路作为电池充电电路的UPS电源电路示意图；
图2是本发明具体实施例一中UPS电源电路示意图；
图3是本发明具体实施例二中UPS电源电路示意图；
图4是本发明具体实施例三中UPS电源电路示意图；
图5是本发明具体实施例四中UPS电源电路示意图；
图6是本发明具体实施例四中UPS电源应用于三相电路中的电路示意图；
下面通过具体的实施方式并结合附图对本发明做进一步详细说明。
6）优选具体实施方式（可与第4部分合写；尽量写明所有同样能完成发明目的的替代方案，所述替代可以是部分结构、器件、方法步骤的替代，也可以是完整的技术方案）：
对于产品发明应描述产品构成、电路构成或者化学成分、各部分之间的相互关系、工作过程或操作步骤；对于方法发明应写明步骤、参数、工艺条件等，可提供多个具体实施方式。
具体实施方式：
本发明的UPS电源，包括UPS整流电路、电池和降压式Buck电路，电池一端通过一个开关连接到所述UPS整流电路，另一端与中线耦合。降压式Buck电路作为UPS电源中电池的充电电路挂接在电路中，通过降压式Buck电路与UPS整流电路、电池的特殊连接，可以利用交流电源的正半周给电池充电，也可以利用交流电源的负半周给电池充电，还可以在电路中增加平衡电流电路既利用交流电源的正半周、也利用交流电源的负半周给电池充电。降压式Buck电路的输入端与UPS整流电路的正母线端或负母线端耦合，降压式Buck电路的输出端与中线耦合，降压式Buck电路的负载即为电池。
实施例一
如图2所示，为本实施例中UPS电源电路示意图。本实施例中的UPS电源挂接在电路中利用交流电源的正半周给电池充电。UPS电源电路包括UPS整流电路、第一电池和第一降压式Buck电路。
其中，UPS整流电路包括第一开关S1、第十电感L10、第十场效应管Q10、第二十场效应管Q20、第三十场效应管Q30、第四十场效应管Q40、第五十效应管Q50、第六十效应管Q60、第二十电感L20和第二十电容C20，电池一端通过可控硅开关S2与第十电感L10第一端、第一开关S1连接、第一开关S1第二端即为UPS输入端I/P A，第十电感L10第二端与第十场效应管Q10的源极、第二十场效应管Q20漏极连接；第十场效应管Q10漏极与第三十场效应管Q30的漏极、第五十效应管Q50的漏极连接；第二十场效应管Q20源极与第四十场效应管Q40的源极、第六十效应管Q60的源极连接；第三十场效应管Q30源极、第四十场效应管Q40漏极相连后接中线；第五十场效应管Q50源极、第六十场效应管Q20漏极相连后与第二十电感L20第一端连接，第二十电感L20第二端即为UPS电源输出端O/P A，第二十电容C20连接在UPS电源输出端O/P A与中线之间。
第一降压式Buck电路作为第一电池BATTERY1的充电电路挂接在UPS整流电路中给第一电池BATTERY1充电。其中第一电池BATTERY1挂接在UPS整流电路的一端A端与中线N之间，第一降压式Buck电路电池充电电路利用电源的正半周对第一电池BATTERY1充电。第一降压式Buck电路包括第一场效应管Qa1、第一电感Ls1、第一二极管Ds1、第一电容DCa1和第二二极管Ds2。其中，第一场效应管Qa1的栅极作为控制端连接控制信号，第一场效应管Qa1的漏极与UPS整流电路场效应管Q10的漏极（A端）相连，第一场效应管Qa1的源极与第二二极管Ds2的负极、第一电感Ls1的第一端相连，第二二极管Ds2的正极与中线相连，第一电感Ls1的第二端与第一电容DCa1的第一端、第一二极管Ds1的正极相连，第一二极管Ds1的负极与第一电池BATTERY1的正极相连，第一电池BATTERY1的负极、第一电容DCa1的第二端均与中线相连。
UPS电源的工作原理如下：
市电模式下：在电源的正半周，场效应管Q40半周内接通，输入电流通过场效应管Q20进行功率因数PFC校正，当场效应管Q20开通时，输入电流经开关S1，电感L10，场效应管Q20、Q40及中线N形成回路，电感L10进行储能；当场效应管Q20断开时，电流经开关管S1，电感L10，场效应管Q10，电容DC1，场效应管Q40及中线N释放能量到电容DC1上。因此，控制场效应管Q20的开通和关断就实现了输入电流正半周的PFC校正，此时逆变器也是正半周输出。场效应管Q50接通，电流经电容DC1，场效应管Q50，电感L20,电容C20及场效应管Q40回到电容DC1；场效应管Q50断开，电流经场效应管Q60，电感L20，电容C20及场效应管Q40续流。控制场效应管Q50的通断，就在电容C20上得到正半周的正弦波电压输出。同理在电源的负半周，场效应管Q30半周内接通，输入电流通过场效应管Q10进行PFC校正，当场效应管Q10开通时，输入电流经中线N，场效应管Q30，Q10，电感L10及开关S1形成回路，电感L10进行储能，当场效应管Q10断开时，电流经中线N，场效应管Q30，电容DC1，场效应管Q20，电感L10及开关S1释放能量到电容DC1上，控制场效应管Q10的开通和关断就实现了负半周输入电流的PFC校正，此时逆变器也是负半周输出。场效应管Q60接通，电流经电容DC1，场效应管Q30，电容C20，电感L20及场效应管Q60回到电容DC1，场效应管Q60断开，电流经场效应管Q30，电容C20，电感L20及场效应管Q50续流，控制场效应管Q60的通断，就在电容C20上得到负半周的正弦波电压输出。
充电工作原理如下：在市电正常时，UPS电源工作在市电模式下，开关S1闭合，输入正半周时，场效应管Q40半周内接通，场效应管Q30半周内断开，场效应管Q30两端的电压为电容DC1的电压，此时第一场效应管Qa1进行开通给第一电感Ls1储能，断开第一场效应管Qa1，第一电感Ls1中储能经第二二极管Ds2续流。在第一电容DCa1上得到一个可控的充电电压，经第一二极管Ds1给电池BATTERY1充电，调节第一场效应管Qa1的开通关断时间，可以调节充电电压。因此，实现了利用电源正半周给电池充电的功能。
放电工作原理如下：市电掉电后，S1断开，UPS电源工作在电池模式下，将电池的直流电压输出为交流电压供负载工作。在输出交流电压的正半周时，场效应管Q40半周内接通，此时开关管S2半周内开通，当场效应管Q20开通时，放电电流经电池BATTERY1，开关管S2，电感L10，场效应管Q20、Q40，中线N返回电池BATTERY1，给电感L10储能；当场效应管Q20断开时，放电电流经电池BATTERY1，开关管S2，电感L10，场效应管Q10，电容DC1及场效应管Q40，经中线N返回电池BATTERY1，将能量释放到电容DC1上，调节场效应管Q20的通断，就稳定了电容DC1上的电压。
本发明的UPS电源，第一降压式Buck电路利用交流电源的正半周对电池充电，即利用现有的降压式Buck电路作为UPS电源中的电池的充电电路，弥补了现有技术中还没有提出过带电池充电电路的UPS电源的不足，同时UPS电源中的电池的充电电路采用降压式Buck电路，而不采用反激或正激的隔离电路作为充电电路，可以减小电路的整体体积。
实施例二
如图3所示，为本实施例中UPS电源电路示意图。本实施例与实施例一的不同之处在于：UPS电源工作在市电模式下时是利用电源负半周给电池充电。
如图3所示，UPS电源电路包括UPS整流电路、第二电池和第二降压式Buck电路。电路中第二电池BATTERY2挂接在UPS整流电路的一端B端与中线N之间，第二降压式Buck电路利用电源的负半周对第二电池BATTERY2充电。第二降压式Buck电路包括第三场效应管Qa3、第三电感Ls3、第二电容DCa2和第四二极管Ds4。其中，第三场效应管Qa3的栅极作为控制端连接控制信号，第三场效应管Qa3的源极与UPS整流电路中的第二十场效应管Q20的源极（B端）相连，第三场效应管Qa3的漏极与第四二极管Ds4的正极、第三电感Ls3的第一端相连，第四二极管Ds4的负极与中线相连，第三电感Ls3的第二端与第二电容DCa2的第一端、第三二极管Ds3的负极相连，第三二极管Ds3的正极与第二电池BATTERY2的负极相连，第二电池BATTERY2的正极、第二电容DCa2的第二端均与中线相连。
充电工作原理如下：市电正常时，UPS电源工作在市电模式下，开关S1闭合，输入负半周时，场效应管Q30半周内接通，场效应管Q40半周内断开，场效应管Q40两端的电压为电容DC1的电压，此时第三场效应管Qa3开通给第三电感Ls3储能，断开第三场效应管Qa3，第三电感Ls3中储能经第四二极管Ds4续流。在第二电容DCa2上得到一个可控的充电电压，经第三二极管Ds3给电池BATTERY2充电，调节第三场效应管Qa3的开通关断时间，可以调节充电电压。因此，实现了利用电源负半周给电池充电的功能。
放电工作原理如下：市电掉电后，S1断开，UPS电源工作在电池模式下，将电池的直流电压输出为交流电压供负载工作。在输出交流电压的负半周，场效应管Q30半周内接通，此时开关管S3半周内开通，当场效应管Q10开通时，放电电流经负组电池BATTERY2，中线N，场效应管Q30、Q10，电感L10及开关管S3形成回路，给电感L10储能；场效应管Q10断开时，放电电流经电池BATTERY2，中线N，场效应管Q30，电容DC1，场效应管Q20，电感L10及开关管S3形成回路，将能量释放到电容DC1上，调节场效应管Q10的通断，就稳定了电容DC1上的电压。
本发明的UPS电源，第二降压式Buck电路利用交流电源的负半周对电池充电，即利用现有的降压式Buck电路作为UPS电源中的电池的充电电路，弥补了现有技术中还没有提出过带电池充电电路的UPS电源的不足，同时UPS电源中的电池的充电电路采用降压式Buck电路，而不采用反激或正激的隔离电路作为充电电路，可以减小电路的整体体积。
实施例三
如图4所示，为本实施例中UPS电源电路示意图。本实施例与实施例一的不同之处在于：UPS电源中增加了平衡电流电路，可在原有利用交流电源正半周对电池充电的基础上，继续利用交流电源的负半周对电池充电。
平衡电流电路为Buck-Boost电路，包括第二场效应管Qa2、第二电感Ls2和第二十一二极管Ds21。其中，第二场效应管Qa2的栅极作为控制端连接控制信号，第二场效应管Qa2的源极与UPS整流电路中场效应管Q20的源极相连，第二场效应管Qa2的漏极与第二十一二极管Ds21的正极、第二电感Ls2的第一端相连，第二电感Ls2的第二端与中线相连，第二十一二极管Ds21的负极与第一电容DCa1的第一端相连，第一电容DCa1的第二端与中线相连。
增加了平衡电流电路后，在原有利用交流电源的正半周对电池充电的基础上，还可以利用交流电源负半周对电池充电，有效利用电源周期。
本实施例是在实施例一的基础上增加平衡电流电路，在原有利用交流电源的正半周对电池充电的基础上，增加利用交流电源的负半周对电池充电；还可以在实施例二的基础上增加平衡电流电路，在原有利用交流电源的负半周对电池充电的基础上，增加利用交流电源的正半周对电池充电。则此时，平衡电流电路包括第二场效应管Qa2、第二电感Ls2和第二十一二极管Ds21。其中，第二场效应管Qa2的栅极作为控制端连接控制信号，第二场效应管Qa2的漏极与UPS整流电路中场效应管Q10的漏极相连，第二场效应管Qa2的源极与第二十一二极管Ds21的负极、第二电感Ls2的第一端相连，第二电感Ls2的第二端与中线相连，第二十一二极管Ds21的正极与第二电容DCa2的第一端相连，第二电容DCa2的第二端与中线相连。
实施例四
如图5所示，为本实施例中UPS电源电路示意图。本实施例与实施例一、实施例二的不同之处在于：UPS电源中包括了两组电池以及两组电池的充电电路。UPS电源利用交流电源的正半周对第一电池BATTERY1充电，利用交流电源的负半周对第二电池BATTERY2充电。图5所示电路为图2和图3所示电路的综合。
如图6所示，为本实施例UPS电源应用于三相电路中的电路示意图。其中，包括三个UPS整流电路、第一电池、第二电池、第一降压式Buck电路、第二降压式Buck电路、第三降压式Buck电路、第四降压式Buck电路、第五降压式Buck电路、第六降压式Buck电路，其中，第三降压式Buck电路、第五降压式Buck电路连接到电路中的情形与第一降压式Buck电路连接到电路中的情形相同，三个降压式Buck电路组成第一组三个降压式Buck电路，作为三个电池充电电路挂接在电路中利用交流电源的正半周给第一电池充电；第四降压式Buck电路、第六降压式Buck电路与第二降压式Buck电路连接到电路中的情形相同，三个降压式Buck电路组成第二组三个降压式Buck电路，作为三个电池充电电路挂接在电路中利用交流电源的负半周给第二电池充电。
第一电池的正极、第二电池的负极均通过三个开关分别连接到三个UPS整流电路，第一电池的负极、第二电池的正极均与中线耦合；其中，一个UPS整流电路和第一降压式Buck电路、第二降压式Buck电路组成第一相电路U1。第一相电路U1的输入端为I/P A端，输出端为O/P A端。第一相电路U1中的UPS电源即为前述图5中的UPS电源，电池充电电路包括第一降压式Buck电路和第二降压式Buck电路，分别利用电源的正半周和负半周对相应的电池充电。第二相电路U2的输入端为I/P B端，输出端为O/P B端,第三相电路U3的输入端为I/P C端，输出端为O/P C端。第二相电路U2和第三相电路U3中的UPS电源结构与第一相电路U1中的UPS电源结构相同。
当然，每一相电路中的UPS电源也可以单独利用电源的一个半周对电池充电，则UPS电源的结构就是前述图2或图3中的UPS电源。电路中仅包括第一组三个降压式Buck电路，利用电源的正半周对电池充电或者电路中仅包括第二组三个降压式Buck电路，利用电源的负半周对电池充电。当然，还可以利用UPS电源中增加相应的平衡电流电路，既利用电源的正半周对电池充电，也利用电源的负半周对电池充电，则UPS电源的结构就是前述图4中的UPS电源。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
图1
图2
图3
图4
图5
图6
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