CN100407631C

CN100407631C - 一种供电控制方法及装置

Info

Publication number: CN100407631C
Application number: CN2005101077891A
Authority: CN
Inventors: 谢春生; 杨松
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: CN1852115A

Abstract

本发明公开了一种供电控制方法，该方法通过采样负载回路的电流并获得采样信号；将所述采样信号与用于过流保护的给定信号比较产生第一信号；将所述第一信号与恒流参考信号进行比较，产生恒流控制信号；利用所述恒流控制信号控制负载回路，若电流升高使恒流控制信号呈现第一状态时，通过该恒流控制信号逐渐降低电流，若电流降低使恒流控制信号呈现第二状态时，通过该恒流控制信号逐渐提高电流；并且在所述电流大于保护电流时产生第二信号，通过第二信号强制关断负载回路并使恒流控制信号失效。本发明还同时公开了一种供电控制装置。

Description

一种供电控制方法及装置

技术领域

本发明涉及电源控制技术，尤其涉及一种供电控制方法及装置。

背景技术

综合业务数字网(ISDN)远端供电为NT1的S/T接口用户提供了冗余供电方式，为该接口的远端客户工作可靠性提供了有力的保证。根据ITU I.430的描述，网络终端(NT)被定义为参考点U和S/T之间的接口；NT1就是U接口和S接口之间不同码型的转换器，如图1所示。

由于S/T接口位于用户电路的终端，因此易遭受用户线终端环境干扰，如雷击，浪涌等；NT1的实现原理如图2所示。

目前业界关于远端供电控制技术网络侧有如下方案：

控制电路由单一集成电路芯片IC控制。这种方案因器件的逻辑和物理关系，导致该电路必然和用户接口电路紧密相连。由于用户接口电路电压高，电磁干扰(EMC)以及浪涌冲击现象较为严重，这就对芯片满足安全规范的等级提出了严峻的要求，在实际电路中实现较为困难或者说由此引发的设备故障难以克服。另外对应于监控电流的大小数值不能灵活调整和控制。

发明内容

本发明提供一种供电控制方法及装置，以解决现有技术中存在供电控制电路容易受到干扰而导致工作不稳定，以及控制参数无法灵活调整的问题。

一种供电控制方法，包括如下步骤：

采样负载回路的电流并获得采样信号；

将所述采样信号与用于过流保护的给定信号比较产生第一信号；

将所述第一信号与恒流参考信号进行比较，产生恒流控制信号；

利用所述恒流控制信号控制负载回路，若电流升高使恒流控制信号呈现第一状态时，通过该恒流控制信号逐渐降低电流，若电流降低使恒流控制信号呈现第二状态时，通过该恒流控制信号逐渐提高电流；并且

在所述电流大于保护电流时产生第二信号，并在所述电流大于保护电流超过预定的过流时间时通过所述第二信号强制关断负载回路并使恒流控制信号失效。

根据上述方法：

根据生成的第二信号产生过流状态信号，并根据该过流状态信号与给定状态信号产生用于强制关断负载回路和使恒流控制信号失效的关断控制信号。

所述关断控制信号作用于给定状态信号，通过该给定状态信号维持所述关断控制信号。

利用所述关断控制信号提供供电电路的工作状态信号。

所述恒流参考信号、所述用于过流保护的给定信号和所述过流时间由电路参数确定，并通过修改电路参数进行调整。

一种供电控制装置，包括：

电流采样电路，用于采样负载回路的电流并获得采样信号；

中间控制电路，与所述电流采样电路连接，用于将所述采样信号与用于过流保护的给定信号比较输出第一信号，并且在所述电流大于设定的保护电流时产生第二信号；

输出状态监视及恒流馈电电路，与所述中间控制电路连接，用于根据第一信号产生用于恒定电流的恒流控制信号，并利用恒流控制信号调节负载回路的电流；

最大电流检测电路，与所述中间控制电路连接，用于在所述电流大于设定的保护电流超过预定的过流时间时根据接收到的第二信号产生过流状态信号；

输入状态控制电路，与所述最大电流检测电路连接，用于根据所述过流状态信号和给定状态信号，产生用于强制关断负载回路的关断控制信号；

控制单元，与输入状态控制电路连接，用于提供所述给定状态信号，以及在产生所述关断控制信号时控制该给定状态信号，以保持输入状态控制电路输出关断控制信号。

所述电流采样电路包括：采样电阻，与该采样电阻连接的比较器；该比较器将从采样电阻获取的电压信号与基准电压比较，输出表示电流大小的采样信号。

所述中间控制电路为电阻构成的电桥电路，所述用于过流保护的给定信号和采样信号作为电桥的输入，其输出端分别与最大电流检测电路和输出状态监视及恒流馈电电路连接。

所述最大电流检测电路包括第一比较器，与第一比较器连接的第二比较器，连接于第一比较器和第二比较器之间的延时器；第一比较器将过流信号与基准信号进行比较，延时器将第一比较器的输出延时后输出到第二比较器，第二比较器输出过流状态信号。

所述输入状态控制电路包括多个逻辑门电路，用于将所述给定状态信号和过流状态信号组合成关断控制信号。

所述输出状态监视及恒流馈电电路包括开关管，与开关管电连接的比较器和充放电回路；所述比较器将第一信号与恒流参考信号比较产生用于控制所述开关管的恒流控制信号；当电流升高使恒流控制信号呈现第一状态时，该恒流控制信号使所述开关管关断，所述充放电电路通过放电控制负载回路中开关逐渐关断，当电流降低使恒流控制信号由第一状态切换到第二状态时，该恒流控制信号使所述开关管导通，所述充放电电路通过充电控制负载回路中开关逐渐导通。

所述控制单元为中央处理器(CPU)。

本发明可以有效地实现对ISDN远供电源的过流检测，恒流功能及CPU可随时强制关断及打开远供电源的功能。本发明在实现功能同时采用分离电路，可按要求调节电阻数值来改变恒流点及过流点，避免了原有集成电路IC芯片所带来得难以改变监控数值的缺陷。

附图说明

图1为现有技术中网络终端的示意图；

图2为现有技术中NT1的原理框图；

图3为本发明的供电控制装置的结构框图；

图4为本发明的电流采样电路的电路原理图；

图5为本发明的中间控制电路的电路原理图；

图6为本发明的最大电流检测电路的电路原理图；

图7为本发明的输入状态控制电路的电路原理图；

图8为本发明的输出状态监视及恒流馈电电路的电路原理图。

具体实施方式

参阅图3所示，本发明的供电控制装置包括：控制单元，电流采样电路，中间控制电路，最大电流检测电路，输入状态控制电路，以及输出状态监视及恒流馈电电路。

电流采样电路用于对线路电流采样，并将采样信号Vq送至中间控制电路。

中间控制电路将用于过流保护的基准电压Vref与采样信号比较，输出信号VQ1，并且在线路电流超过设定的保护电流时输出过流信号VQ2。

最大电流检测电路与中间控制电路连接，根据中间控制电路输出的过流信号VQ2，向输入状态控制电路输出过流状态信号ST。

输入状态控制电路，与所述最大电流检测电路连接，用于根据所述过流状态信号ST和给定状态信号SI，产生用于强制关断负载回路的关断控制信号。

控制单元，与输入状态控制电路连接，用于提供所述给定状态信号SI，以及在产生所述关断控制信号时控制该给定状态信号SI，以保持输入状态控制电路输出关断控制信号，即处于自锁状态。

输出状态监视及恒流馈电电路与中间控制电路连接，用于根据中间控制电路输出的信号VQ1，向负载回路中的控制开关输出恒定电流的恒流控制信号；若电流升高使恒流控制信号呈现第一状态时，通过该恒流控制信号逐渐降低电流，若电流降低使恒流控制信号呈现第二状态时，通过该恒流控制信号逐渐提高电流。

在本实施例中，所述控制单元为一个中央处理器。

参阅图4所示，采样电路主要包括采样电阻Rq和比较器OP2。外部需要监视的工作电流Iq流过取样电阻Rq时，采样电路获取的采样信号Vq和比较器OP2的基准信号比较后送出信号Vq0。

参阅图5所示，中间控制电路为电阻R1、R2、R3和R4构成的电桥电路，通过阻抗特性和电桥原理，把最大电流检测电路，电流采样电路，输入状态控制电路，以及输出状态监视及恒流馈电电路有机的联系到一起。中间控制电路将采样信号Vq0和表示设定的过流保护的基准电压Vrfe进行比较，向输出状态监视及恒流馈电电路输出信号VQ1，并且在线路电流超过设定的最大电流时，向最大电流检测电路输出信号VQ2。

参阅图6所示，最大电流检测电路包括：比较器OP3，与比较器OP3连接的比较器OP4，连接于比较器OP3和比较器OP4之间的延时器CRL。在产生过流信号VQ2后，比较器OP3将过流信号VQ2与基准信号进行比较输出信号VQ3，延时器CRL对比较器OP3输出的信号VQ3延时，在延时时间内过流信号VQ2还存在(即负载电流仍然过流)，比较器OP4输出过流状态信号ST。由于延时器CRL的延时时间的t的限制，在上电时刻可以保证过流状态信号ST＝0。

参阅图7所示，输入状态控制电路包括逻辑或非门。给定状态信号SI由CPU的某个I/O口控制，输入状态控制电路根据给定状态信号SI与过流状态信号ST进行逻辑组合，输出一个用于关断的关断控制信号SC。经过相关模块处理后，最终可产生用于监视的工作状态信号SO，并将该工作状态信号SO上报CPU的某个I/O口，以提示用户。也可以直接将关断控制信号SC作为状态信号上报。

在上电初始，给定状态信号SI＝“0”，过流状态信号ST＝“0”，保证了关断控制信号SC＝“0”，即关断控制信号不起作用，使整个电路处于正常工作状态，当过流状态信号ST或给定状态信号SI任中一个信号为“1”时，产生关断控制信号SC＝“1”。

参阅图8所示，输出状态监视及恒流馈电电路包括：三极管Q2，通过电阻R1与三极管Q2基极连接的比较器OP1，与三极管Q2发射极连接的充放电回路CRL；同时，三极管Q2的发射极向串接在负载回路中的CMOS管Q1(图中未示出)的漏极输出控制信号，以调节负载电流。当输入状态控制电路输出关断控制信号时，即关断控制信号SC＝“1”时，使三极管的基极被钳位在高电平状态，强制关断三极管Q2并使恒流控制信号失效。

上述恒流参考信号、所述用于过流保护的给定信号和过流的延时时间由电路参数确定，并通过修改电路参数进行调整。

参阅图5、图6、图7和图8，其主要工作原理如下：

当设定的过流保护电流Ig＞负载回路的电流Iq时，此时过流信号Vq2＝VEE，中间控制电路中的信号VQ1通过输出状态监视及恒流馈电电路中的比较器OP1后产生的恒流控制信号使三极管Q1导通，稳定地向CMOS管Q1提供恒定的馈电电流，充放电电路CRL处于充电阶段。

当负载回路的电流Iq≥过流保护电流Ig时，中间控制电路中的信号VQ1使比较器OP1的极性出现翻转，关断三极管Q2的输出，但由于充放电电路CRL的作用，CMOS管的漏极的电压将维持一段时间并不断下降，使负载回路的电流不断降低。伴随着流过负载电流的减少，信号VQ1小于比较器OP1的基准信号时，比较器OP1的输出端将再次变化使得三极管Q2导通，充放电电路CRL开始充电，控制CMOS管逐渐导通，使负载回路的线电路逐渐升高。这个过程在工作期间不断重复，从而保证了恒流工作特性。

在负载回路的电流Iq≥过流保护电流Ig时，图6所示的最大电流检测电路中的比较器OP4输出端ST＝VCC的信号，通过输入控制状态电路产生用于强制关断负载回路的关断控制信号SC。由于最大电流检测电路中具有延时器CRL，从产生过流信号VQ2到产生过流状态信号ST有延时时间，当过流时间tg＜延时时间t，过流状态信号ST＝“0”，此时也通过输出状态监视及恒流馈电电路进行恒流控制，在过流信号消失后，输出端的馈电电流就可以自动恢复；如果过流时间tg≥延时时间t时，过流状态信号ST＝“1”，CPU就会从SO输出端拾取该过流信号，并使输入状态控制电路的给定状态信号SI＝“1”，并形成自锁状态，因此在这种情况下如果要消除该过流状态，必须通过CPU复位，以此保证控制装置及负载的安全性。

本发明提出的模块电路可以有效地实现对ISDN远供电源的过流检测，恒流功能及CPU可随时强制关断及打开远供电源的功能。尤其是本发明采用软硬件结合不仅使电路结构更为简洁、安全和易于控制；同时，可以方便的调整模块的相关电阻数值，选取监控最大远供电流过流点，从而实现自动调控该模块的输出电流，为远端用户提供可靠，稳定的工作电源。

上述仅以较佳实施方式对本发明进行说明，但本发明的实施并不限于此，如控制单元可以不采用CPU，而采用其他逻辑部件构成。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种供电控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

采样负载回路的电流并获得采样信号；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据生成的第二信号产生过流状态信号，并根据该过流状态信号与给定状态信号产生用于强制关断负载回路和使恒流控制信号失效的关断控制信号。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述关断控制信号作用于所述给定状态信号，通过该给定状态信号维持所述关断控制信号。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还利用所述关断控制信号提供供电电路的工作状态信号。

5.如权利要求2、3或4所述的方法，其特征在于，所述恒流参考信号、所述用于过流保护的给定信号和所述过流时间由电路参数确定，并通过修改电路参数进行调整。

6.一种供电控制装置，其特征在于，包括：

电流采样电路，用于采样负载回路的电流并获得采样信号；

7.如权利要求6所述的供电控制装置，其特征在于，所述电流采样电路包括：采样电阻，与该采样电阻连接的比较器；该比较器将从采样电阻获取的电压信号与基准电压比较，输出表示电流大小的采样信号。

8.如权利要求6所述的供电控制装置，其特征在于，所述中间控制电路为电阻构成的电桥电路，所述用于过流保护的给定信号和采样信号作为电桥的输入，其输出端分别与最大电流检测电路和输出状态监视及恒流馈电电路连接。

9.如权利要求6所述的供电控制装置，其特征在于，所述最大电流检测电路包括第一比较器，与第一比较器连接的第二比较器，连接于第一比较器和第二比较器之间的延时器；第一比较器将过流信号与基准信号进行比较，延时器将第一比较器的输出延时后输出到第二比较器，第二比较器输出过流状态信号。

10.如权利要求6所述的供电控制装置，其特征在于，所述输入状态控制电路包括多个逻辑门电路，用于将所述给定状态信号和过流状态信号组合成关断控制信号。

11.如权利要求6所述的供电控制装置，其特征在于，所述输出状态监视及恒流馈电电路包括开关管，与开关管电连接的比较器和充放电回路；所述比较器将第一信号与恒流参考信号比较产生用于控制所述开关管的恒流控制信号；当电流升高使恒流控制信号呈现第一状态时，该恒流控制信号使所述开关管关断，所述充放电电路通过放电控制负载回路中开关逐渐关断，当电流降低使恒流控制信号由第一状态切换到第二状态时，该恒流控制信号使所述开关管导通，所述充放电电路通过充电控制负载回路中开关逐渐导通。

12.如权利要求6至11任一项所述的供电控制装置，其特征在于，所述控制单元为中央处理器(CPU)。