CN101916996B

CN101916996B - 电源设备以及电源设备控制方法

Info

Publication number: CN101916996B
Application number: CN2010102519363A
Authority: CN
Inventors: 千岛悠辉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2028-06-05
Also published as: CN101320913B; JP2008306799A; CN101320913A; US20080304198A1; US7974059B2; CN101916996A; US20110013329A1; US7821756B2

Abstract

本发明涉及一种电源设备以及电源设备控制方法。电源设备包括限流单元，用于串联连接在电源和电源电路之间，并限制电源的输出电流；第一开关，用于与限流单元串联连接；第二开关，用于与限流单元并联连接；电阻器，用于串联连接在电源和限流单元之间；异常电流检测单元，用于与电阻器并联连接，检测流经电阻器的电流并判断所检测到的电流是否异常；以及控制单元，用于如果异常电流检测单元检测电流则接通第一开关，并且其后，如果检测到的电流不是异常则接通第二开关，而如果检测到的电流是异常则断开第一开关。

Description

电源设备以及电源设备控制方法

（本申请是申请日为2008年6月5日、申请号为200810111201.3、发明名称为“电源设备以及电源设备控制方法”的申请的分案申请。）

技术领域

本发明涉及一种设置有用于电路的异常电流的保护功能的电源设备以及电源设备控制方法。

背景技术

在传统技术中，如在日本特开平07-288930中公开的发明等，已知如下技术：在该技术中，在通过独立的电力线从电源电路向多个负载电路供给DC电压电力的电源电路中，在每个电力线上设置断路器(breaker)元件。在这种情况下，在负载电路或者DC/DC转换器中发生短路并且过电流(overcurrent)流过电力线的情况下，控制电路断开断路器元件，从而使得能够切断电流而不会对其它负载电路产生电压波动等影响。

此外，还已知如在图3中示出的传统电源电路。在图3中，附图标记10表示如电池等电源，并且20表示DC/DC转换器。将从DC/DC转换器20输出的DC电压作为工作用的DC电力施加至负载电路70至90。另外，在电源10和DC/DC转换器20之间，电流检测电阻器40和限流(current limiting)电阻器50串联连接。

电流检测电阻器40的两端都连接至包含在控制块30中的异常电流检测电路31。在控制块30中，设置有异常电流检测电路31以及控制电路32，其中，异常电流检测电路31的输出被供给至该控制电路32。另外，与限流电阻器50并联地设置断路器开关电路60。由来自控制电路32的控制信号来控制断路器开关电路60。将来自控制电路32的控制信号供给至DC/DC转换器20，并用于使DC/DC转换器20进入工作状态。从电源10直接供给控制块30的工作电力。

在具有上述结构的图3中示出的传统电源保护电路中，假定当启动电源10时，即当安装电池时，在DC/DC转换器20中或者在负载电路70至90中的一个负载电路中发生短路。在这种情况下，必然有异常电流流过。在当启动电源10时异常电流流过的这种情况下，在与电流检测电阻器40的两端连接的异常电流检测电路31处检测到异常。然后，向控制电路32报告该异常，并且来自控制电路32的输出断开断路器开关电路60。然而，即使当断路器开关60为断开时仍存在限流电阻器50，并且一些电流继续从电源10流出。结果，在不必要地加热限流电阻器50的情况下电源10不必要地放电，或者电源10为二次电池，则存在由于过电流而导致性能劣化的风险。

为了避免由于限流电阻器50引起的上述缺点，可以取消限流电阻器50。如果取消了限流电阻器50，则在启动电源10时，当DC/DC转换器20或与DC/DC转换器20的下游连接的负载电路中任何负载电路短路时，电源10的端电压(terminal voltage)下降，从而不能够维持用于控制块30的工作电力，并且短路状态继续，并最终不能实现保护电路的作用。可选择地，可以增加限流电阻器50的电阻，但是由于为了检测异常电流，异常电流检测电路31需要至少几百mA的电流，因此由于灵敏度问题，该限流电阻器50的电阻不能极大地增大。

发明内容

考虑到上述问题而作出本发明，并且本发明的目的在于提供一种能够在接通电源时避免异常电流的继续流动的缺点的电源设备。

根据本发明，通过提供一种电源设备来实现上述目的，所述电源设备包括：电源，用于输出DC电压；电源电路，用于将DC电压提供给负载；限流单元，用于串联连接在所述电源和所述电源电路之间，并限制从所述电源流到所述电源电路的输出电流；第一开关电路，用于串联连接在所述电源和所述限流单元之间；第二开关电路，用于与所述限流单元并联连接；电阻器，用于串联连接在所述电源和所述第一开关电路之间；异常电流检测单元，用于与所述电阻器并联连接，使用所述电阻器检测所述输出电流，并判断所述输出电流是否异常；以及控制单元，用于在断开所述第一开关电路和所述第二开关电路的情况下，接通所述第一开关电路，以使所述异常电流检测单元判断所述输出电流是否异常，其中，在接通所述第一开关电路之后所述异常电流检测单元判断为所述输出电流不异常的情况下，所述控制单元接通所述第二开关电路，以及在接通所述第一开关电路之后所述异常电流检测单元判断为所述输出电流异常的情况下，所述控制单元断开所述第一开关电路而不接通所述第二开关电路。

根据本发明，通过提供一种用于电源设备的控制方法，所述电源设备包括：电源，用于输出DC电压；电源电路，用于将DC电压提供给负载；限流单元，用于串联连接在所述电源和所述电源电路之间，并限制从所述电源流到所述电源电路的输出电流；第一开关电路，用于串联连接在所述电源和所述限流单元之间；第二开关电路，用于与所述限流单元并联连接；电阻器，用于串联连接在所述电源和所述第一开关电路之间；以及异常电流检测单元，用于与所述电阻器并联连接，使用所述电阻器检测所述输出电流，并判断所述输出电流是否异常，所述控制方法包括以下步骤：在断开所述第一开关电路和所述第二开关电路的情况下，接通所述第一开关电路，以使所述异常电流检测单元判断所述输出电流是否异常；在接通所述第一开关电路之后所述异常电流检测单元判断为所述输出电流不异常的情况下，接通所述第二开关电路；以及在接通所述第一开关电路之后所述异常电流检测单元判断为所述输出电流异常的情况下，断开所述第一开关电路而不接通所述第二开关电路。

根据下面(参考附图)对示例性实施例的说明，本发明的其它特征将显而易见。

附图说明

图1是示出根据本发明实施例的电源设备的基本元件的框图；

图2是示出根据本发明实施例的电源设备的操作的流程图；以及

图3是示出传统电源保护电路的框图。

具体实施方式

根据附图将详细说明本发明的优选实施例。

参考图1和图2，现在给出对根据本发明实施例的电源设备的说明。图1是示意性示出根据本发明实施例的电源设备的基本元件的一个例子的框图。

附图标记100表示由普通电池、AC适配器等组成的并输出DC电压的电源。通过由主开关电路101和电流检测电阻器102构成的串联电路的端子将从电源100输出DC电压的端子连接至第一开关电路103的一个端子。应当注意，主开关电路101不是绝对必需的。例如，通过采用在安装电池时将电压施加至电流检测电阻器102并施加至控制块104的结构可以取消该主开关电路101。

接着，与电流检测电阻器102相关地设置异常电流检测电路105。具体地，电流检测电阻器102的两个端子都连接至包含在控制块104中的异常电流检测电路105的一个端子，并且当存在表示异常工作的异常电流时，将异常电流检测信号输入至包括在相同的控制块104中的控制电路106。从主开关电路101和电流检测电阻器102的端子之间的连接节点来供给控制块104的工作电力。此外，通过限流电阻器107的一个端子将第一开关电路103的另一个端子连接至电源电路109。

电源电路109包括，例如DC/DC转换器，并根据技术规范向多个负载电路110、111和112输入操作负载电路110、111和112所需的DC电压。应当注意，第二开关电路108与限流电阻器107并联连接，其中该限流电阻器107和第一开关电路103一起构成串联电路。

异常电流检测电路105监视电流检测电阻器102两端的电压并计算从电流检测电阻器102中流过的电流的值。在值为等于或大于预定阈值的电流流过电流检测电阻器102的情况下，异常电流检测电路105识别出异常电流流过的异常工作并向控制电路106输出异常电流检测信号。电流检测电阻器102基本上位于紧在电源100之后，因此电流检测电阻器102被配置成能够监视电路的总电流值。

根据异常电流检测电路105的检测结果，控制电路106接通/断开第一开关电路103和第二开关电路108。另外，还将来自控制电路106的控制信号进一步供给至电源电路109，通过该控制信号来控制电源电路109的工作。

具体地，在电源100和电源电路109之间，电流检测电阻器102、第一开关电路103以及与第二开关电路108并联连接的限流电阻器107按该顺序串联连接。

总的说来，为了整体切断电路的目的，第一开关电路103位于紧在电流检测电阻器102之后的位置处。在初始状态，第一开关电路103和第二开关电路108为断开。

随后，当接通主开关电路101或者安装电池时，利用来自控制电路106的信号来接通第一开关电路103。另外，在异常电流检测电路105的检测结果表示异常电流正流过并且作为异常工作已经输出异常电流检测信号的情况下，来自控制电路106的信号断开第一开关电路103。

此外，第二开关电路108与位于在连接第一开关电路103和电源电路109的电力线上的限流电阻器107并联连接。当接通第一开关电路103或安装电池时，断开第二开关电路108。因此，在由来自控制电路106的信号接通第二开关电路108之前，通过限流电阻器107向电源电路109供给DC电压。

在电源电路109或负载电路110至112中任何一个负载电路经历短路的情况下，限流电阻器107用作限制输出电流并同时确保用于如异常电流检测电路105和控制电路106等控制块104的工作电压。

在异常电流检测电路105的检测结果表示电流在正常范围内的情况下，通过来自控制电路106的控制信号接通第二开关电路108。此外，由于电源电路109也进入工作状态，因此在电源设备正常工作的情况下供给至电源电路109的DC电压实际上绕过限流电阻器107。因此，可以防止由限流电阻器107引起的损耗。

应当注意，可选择地，第一开关电路103可以插入在电源电路109和由限流电阻器107和第二开关电路108构成的并联电路之间。

图2是示出根据本发明实施例的电源设备的操作的流程图。在图2中，在开始处理之后，断开主开关电路101、第一开关电路103以及第二开关电路108。之后，首先在步骤S201，接通主开关电路101或安装电池。当此操作发生时，该操作进入步骤S202，在该步骤S202中，当异常电流检测电路105检测到通过电流检测电阻器102的电流的流动时，通过控制电路106接通第一开关电路103，并且该操作进入步骤S203。

接着，在步骤S203，由异常电流检测电路105来判断流经电流检测电阻器102的电流的值。如果异常电流检测电路105判断为该电流为正常，则操作进入步骤S204。如果异常电流检测电路105判断为该电流为异常(异常工作)，则输出异常电流检测信号，并且该操作进入步骤S207。

在步骤S207，由于工作为异常，因此断开第一开关电路103，切断到电源电路109的电力的供给，并且该操作结束。

在步骤S203中由异常电流检测电路105发现电流位于正常范围内的情况下，执行步骤S204。通过控制电流106接通第二开关电路108，并且同时电源电路109进入工作状态，作为该工作状态的结果，如在步骤S205中所示，该设备正常地工作。

因此，在正常工作期间接通第二开关电路108，从而使能避免由限流电阻器107引起的电力的不必要消耗。在正常工作中，在步骤S206中，总是监视在电流检测电阻器102处的电流的值以检查异常。然后，在步骤S206中异常电流检测电路105判断为在电流检测电阻器102处的电流的值示出异常工作(在正常范围以外)的情况下，操作进入步骤S208。

在步骤S208，首先，通过控制电路106断开第二开关电路108。然后，该操作进入步骤S207，在该步骤S207中，通过控制电路106断开第一开关电路103并且该操作结束。

换句话说，如在步骤S203中，在步骤S206中同样由异常电流检测电路105检查流经电流检测电阻器102的电流的值。当发现该电流在正常范围内时，操作进入步骤S205并且维持正常工作。当发现异常电流流过时，输出异常电流检测信号并且该操作进入步骤S208。

应当注意，可以将使用机械电磁线圈(mechanical solenoid)或FET的开关元件或其它这种半导体开关元件作为第一开关电路103和第二开关电路108。

如上所述，基于根据本发明实施例的电源设备，当接通电力并且在电源电路或负载电路中出现短路时，在断开第一开关电路103之前电流连续流过限流电阻器102，因此在该间隔期间，可以确保用于控制块104的工作电力。之后，断开第一开关电路103，从而使能防止限流电阻器107的不必要加热以及电源100的不必要放电。此外，当电源100为二次电池时，可以提高避免由于过电流引起的劣化的性能。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims

1.一种电源设备，包括：

电源，用于输出DC电压；

电源电路，用于将DC电压提供给负载；

限流单元，用于串联连接在所述电源和所述电源电路之间，并限制从所述电源流到所述电源电路的输出电流；

第一开关电路，用于串联连接在所述电源和所述限流单元之间；

第二开关电路，用于与所述限流单元并联连接；

电阻器，用于串联连接在所述电源和所述第一开关电路之间；

异常电流检测单元，用于与所述电阻器并联连接，使用所述电阻器检测所述输出电流，并判断所述输出电流是否异常；以及

控制单元，用于在断开所述第一开关电路和所述第二开关电路的情况下，接通所述第一开关电路，以使所述异常电流检测单元判断所述输出电流是否异常，

其中，在接通所述第一开关电路之后所述异常电流检测单元判断为所述输出电流不异常的情况下，所述控制单元接通所述第二开关电路，以及

在接通所述第一开关电路之后所述异常电流检测单元判断为所述输出电流异常的情况下，所述控制单元断开所述第一开关电路而不接通所述第二开关电路。

2.根据权利要求1所述的电源设备，其特征在于，从所述电源向所述控制单元和所述异常电流检测单元提供DC电压。

3.根据权利要求1所述的电源设备，其特征在于，在接通所述第二开关电路的情况下，基于所述输出电流从所述电源通过所述第二开关电路流到所述电源电路，所述电源电路能够正常工作。

4.根据权利要求1所述的电源设备，其特征在于，在接通所述第一开关电路和所述第二开关电路并且所述异常电流检测单元判断为所述输出电流异常的情况下，所述控制单元在断开所述第二开关电路之后断开所述第一开关电路。

5.根据权利要求1所述的电源设备，其特征在于，在接通所述第一开关电路和所述第二开关电路并且所述异常电流检测单元判断为所述输出电流异常的情况下，所述控制单元断开所述第一开关电路和所述第二开关电路。

6.根据权利要求1所述的电源设备，其特征在于，所述第一开关电路包括FET元件，所述第二开关电路包括FET元件。

7.根据权利要求1所述的电源设备，其特征在于，所述电源电路包括DC/DC转换器。

8.根据权利要求1所述的电源设备，其特征在于，所述电源是电池。

9.一种用于电源设备的控制方法，所述电源设备包括：电源，用于输出DC电压；电源电路，用于将DC电压提供给负载；限流单元，用于串联连接在所述电源和所述电源电路之间，并限制从所述电源流到所述电源电路的输出电流；第一开关电路，用于串联连接在所述电源和所述限流单元之间；第二开关电路，用于与所述限流单元并联连接；电阻器，用于串联连接在所述电源和所述第一开关电路之间；以及异常电流检测单元，用于与所述电阻器并联连接，使用所述电阻器检测所述输出电流，并判断所述输出电流是否异常，

所述控制方法包括以下步骤：

在断开所述第一开关电路和所述第二开关电路的情况下，接通所述第一开关电路，以使所述异常电流检测单元判断所述输出电流是否异常；

在接通所述第一开关电路之后所述异常电流检测单元判断为所述输出电流不异常的情况下，接通所述第二开关电路；以及

在接通所述第一开关电路之后所述异常电流检测单元判断为所述输出电流异常的情况下，断开所述第一开关电路而不接通所述第二开关电路。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，从所述电源向所述异常电流检测单元提供DC电压。

11.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，在接通所述第二开关电路的情况下，基于所述输出电流从所述电源通过所述第二开关电路流到所述电源电路，所述电源电路能够正常工作。

12.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在接通所述第一开关电路和所述第二开关电路并且所述异常电流检测单元判断为所述输出电流异常的情况下，在断开所述第二开关电路之后断开所述第一开关电路。

13.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在接通所述第一开关电路和所述第二开关电路并且所述异常电流检测单元判断为所述输出电流异常的情况下，断开所述第一开关电路和所述第二开关电路。

14.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述第一开关电路包括FET元件，所述第二开关电路包括FET元件。

15.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述电源电路包括DC/DC转换器。

16.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述电源是电池。