被动后备式不间断电源UPS 的组成结构如图1-3所示，主要由蓄电池模块、UPS开关模块、DC/DC升压模块、DC/AC逆变模块等组成。理想情况下，被动式UPS应该完成的主要调控功能如下：

将变化比较大的市电电压经过滤波处理后通过UPS开关模块进行采样判断，根据采样结果判断此时的市电是否处于正常供电状态。

（1） 当市电处于正常供电情况下时（170V～ 260V），此时市电直接供应给负载使用，被动后备式UPS的蓄电池模块、升压模块、逆变模块均不工作。

（2）当市电处于供电异常情况下时（低于170V 或高于260V），此时被动后备式UPS的蓄电池模块输出12V直流电经过升压模块和逆变模块后向负载提供50Hz 的正弦波或方波稳压交流电。

被动后备式不间断电源UPS有很多突出优点，例如它体积小巧，成本低廉，设计简单，易于调试等，并且适用于低功率的负载用电设备上。本文着重于研究被动后备式UPS的软硬件设计。

1。3本论文的研究目标和内容安排

本文介绍了被动后备式UPS的整体结构框架、各组成模块以及实现逆变控制模块的关键技术,并对各模块的软硬件实现方法进行了分析研究。

本文的内容安排如下：

（1）绪论

阐述了不间断电源UPS出现的背景与研究的现实意义，简要介绍了不间断电源UPS的三大分类的各自组成结构与原理分析，提出了基于Arduino2560对被动后备式UPS进行数控的概念，确立了本文研究的被动后备式UPS需达到的目标功能以及对被动后备式UPS的原理进行了分析。

（2）系统硬件设计

设计基于微控制器MCU的被动后备式UPS各大模块的硬件电路，主要包括UPS开关模块、锁相电路、DC/DC直流升压模块、DC/AC逆变器等。采用Arduino2560作为主控芯片，利用其可靠的运算能力和丰富的外设接口，结合用来变换相位和拓展接口。本章节详细介绍了各模块的设计方法，以及完成了各模块原理图的设计。

（3）Arduino数字控制的软件设计与应用论文网

对主控芯片Arduino mega 2560的参数、功能与应用进行了详细的介绍。接着从被动后备式UPS目标实现的功能入手，对各模块的软件部分进行了设计，并且本文详细介绍了各模块软件的实现方法以及编程环境等。其中主要包括控制系统软件的整体结构、UPS开关模块中的对市电电网的检测、DC/DC直流升压模块中的升幅控制、DC/AC逆变模块中的对逆变桥的开关的通断的控制等。最后本章节还介绍了对各模块软件调试时应该注意的问题。

（4）结论

对MCU基于Arduino mega 2560芯片的被动后备式UPS的软硬件设计进行了总结，以及提出对不间断电源UPS未来发展的展望。

2 系统硬件设计

2。1 采样电路设计

UPS开关模块的一个重要作用是要完成对于电网电压的检测。当检测出市电电压是处于正常的供电状态时，则市电直接供应给负载端用电设备。当检测出电网电压出现异常情况时，则UPS开关马上做出反应，切换供电电源，改为由蓄电池组给负载端用电设备供电。由于本文对电网的检测需要配合Arduino mega 2560芯片，而此芯片的管脚端只能连接较小范围内（大约5V内）的电压，若直接给其端口管脚连接不经过处理的市网电压，则芯片会被烧坏。因此我们通常的做法是设计一个电压采样电路，确定采样值的正常值，一旦采样出数据低于正常值时，则UPS开关做出反应，切换供电电源。

如图2-1所示是一个简易的电压采样电路，Vin端接入市电电压（大约220V上下波动），Vout端接出至MCU主控芯片Arduino mega 2560。该设计的原理是，首先将市电电压经过两个数值不等的电阻R1、R2进行分压，然后经过一个滤波二极管后，连接一个RC并联电路，通过调节电阻R和电容C的数值，改变电容放电时间，确定采样值。我们可以假设R1=217V，R2=3V，二极管压降为0。7左右，市电电压功率为50赫兹左右，则电容放电时间为0。02秒。市电电压若是正常工作状态时，采样值应为2V以上，若MCU主控芯片Arduino mega 2560测出采样值低于2V，则转变供电电源启动蓄电池组。