CN102157979A - 一种掉电保持方法及电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种掉电保持方法及电路，当检测到输入的直流电压满足负载的额定电压要求时，通过所述输入的直流电压对并联的多个储能电容进行充电；当检测到所述输入的直流电压的网压掉电时，将所述多个储能电容进行串联；通过串联的所述多个储能电容向负载供电，以维持该负载在网压掉电时的掉电保持。本发明实施例因为采用通过对电容的串并联进行切换控制以将网压掉电时储能电容电压叠加的技术手段，可以选择具有较低压耐压值的大电容，并延长负载在网压掉电时正常工作的时间。

Description

一种掉电保持方法及电路

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种掉电保持方法及电路。

背景技术

随着电源业务的持续发展，产品对电源持续稳定性的要求越来越高。要求在输入网压异常跌落时，系统需要迅速做出以下动作：1).在保持时间内迅速将系统运行状态，网压的异常情况进行上报存储，便于后续日志查询，并有序的关断系统，避免造成损坏；2).在保持时间内对网压异常进行上报并切换到备电电源供电方式，当供电正常后再切换到由网压正常供电。为了达到掉电保持的目的，电源输入端通常会加大容量电容(一个或多个并联)作为储能元件使用，并在前级加防反二极管以防止掉电时电容上的能量反灌。电容前级会增加限流电路防止上电瞬间电流冲击损坏电路。

掉电保持电路可以应用到AC(Alternating Current，交流)/DC(Direct Current，直流)、DC/DC及其它一些供电系统中为负载供电。不同的系统对掉电保持时间的要求也不一样。对大功率的负载电路而言，维持同样的保持时间需要更大容量的电容来支持。

电子行业的发展对产品小型化的要求，对电源小型化，宽范围电压，高功率密度的要求大大限制了电容的选择。因此出现了利用升压电路来实现充分抽取电容储存的能量，达到更长的保持时间的目的。现在该方式在业界应用普遍。针对现有技术简单依靠电容储能的保持电路仅仅依靠电容的充放电来实现掉电保持功能，即正常上电时，储能电容进行充电，下电时，依靠输入电压与负载的压差来释放能量，目前业界利用掉电保持扩展电路(HOLDUP-TIME EXTENSION CIRCUIT)的方案比较普遍，该方案利用常用的升压拓扑来实现掉电时间的延长，在储能电容C相同的情况下，该方案相对于简单依靠电容储能的保持电路方案，在保持时间上有明显的优势，目前应用比较广泛。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术掉电保持电路储能电容C必须考虑电容耐压值的要求，较高的耐压值及有限的布板空间成为选择大容量电容的瓶颈。

发明内容

本发明实施例提供一种掉电保持方法及电路，以克服掉电保持电路必须选择具有较高耐压值的大容量电容的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种掉电保持方法，所述掉电保持方法包括：当检测到输入的直流电压满足负载的额定电压要求时，通过所述输入的直流电压对并联的多个储能电容进行充电；当检测到所述输入的直流电压的网压掉电时，将所述多个储能电容进行串联；通过串联的所述多个储能电容向负载供电，以维持该负载在网压掉电时的掉电保持。

再一方面，本发明实施例提供了一种掉电保持电路，所述掉电保持电路包括切换开关、多个储能电容和负载，当检测到输入的直流电压满足负载的额定电压要求时，通过所述输入的直流电压对并联的多个储能电容进行充电；当检测到所述输入的直流电压的网压掉电时，通过所述切换开关将所述多个储能电容进行串联；通过串联的所述多个储能电容向所述负载供电，以维持该负载在网压掉电时的掉电保持。

上述技术方案具有如下有益效果：因为采用通过对电容的串并联进行切换控制以将网压掉电时储能电容电压叠加的技术手段，可以选择具有较低压耐压值的大电容，并延长负载在网压掉电时正常工作的时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例另一种掉电保持方法流程图；

图2为本发明实施例另一种掉电保持电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例利用电容的制造特性，同样体积要求下，低耐压值电容容量要远高于高耐压值电容容量。

如图1所示，为本发明实施例另一种掉电保持方法流程图，所述掉电保持方法包括：

101、当检测到输入的直流电压满足负载的额定电压要求时，通过所述输入的直流电压对并联的多个储能电容进行充电。

所谓掉电保持指在正常供电电源掉电时，迅速用备用直流电源供电，以保证在一段时间内信息不会丢失，当主电源恢复供电时，又自动切换为主电源供电。可选的，所述输入的直流电压可以为直流源输入，或者是交流源经过整流后得到。所述通过输入的直流电压对并联的多个储能电容进行充电时，可以利用限流电阻或三极管对所述直流电压进行限流处理。

102、当检测到所述输入的直流电压的网压掉电时，将所述多个储能电容进行串联。

所述当检测到所述输入的直流电压的网压掉电时，将所述多个储能电容进行串联后，串联的所述多个储能电容的电压小于或者等于所述负载的过压保护点OVP。所述将所述多个储能电容进行串联，可以包括：通过电子元件开关或者所述掉电保持电路正常工作和网压掉电时的状态控制MOS管将所述多个储能电容进行串联。

103、通过串联的所述多个储能电容向负载供电，以维持该负载在网压掉电时的掉电保持。

可选的，所述通过串联的所述多个储能电容向负载供电，以维持该负载在网压掉电时的掉电保持时，所述掉电保持电路的主回路可以通过二极管或MOS管防反灌。

本发明实施例上述方法技术方案因为通过对电容的串并联进行切换控制以将网压掉电时储能电容电压叠加的技术手段，可以选择具有较低压耐压值的大电容，并延长负载在网压掉电时正常工作的时间。

如图2所示，为本发明实施例另一种掉电保持电路结构示意图，所述掉电保持电路包括切换开关(K1、K2)、多个储能电容和负载，当检测到输入的直流电压Vdc满足负载的额定电压要求时，通过所述输入的直流电压Vdc对并联的多个储能电容(C1和C2，本发明实施例为两个储能电容，还可以为多个)进行充电；当检测到所述输入的直流电压Vdc的网压掉电时，通过所述切换开关将所述多个储能电容进行串联；通过串联的所述多个储能电容向所述负载供电，以维持该负载在网压掉电时的掉电保持。

可选的，所述输入的直流电压为直流源输入，或者是交流源经过整流后得到。所述掉电保持电路输入的直流电压和储能电容之间连接有限流电阻或三极管，用于所述通过输入的直流电压对并联的多个储能电容进行充电时，利用所述限流电阻或所述三极管对所述直流电压进行限流处理。所述掉电保持电路输入的直流电压和负载之间连接有二极管或MOS管，用于所述通过串联的所述多个储能电容向负载供电，以维持该负载在网压掉电的掉电保持时，即仍能正常工作一段时间时，所述掉电保持电路的主回路通过所述二极管或所述MOS管防反灌。所述当检测到所述输入的直流电压Vdc的网压掉电时，通过所述切换开关将所述多个储能电容进行串联后，串联的所述多个储能电容的电压小于或者等于所述负载的过压保护点OVP。所述切换开关将所述多个储能电容进行串联，包括：所述切换开关通过电子元件开关或者所述掉电保持电路正常工作和网压掉电时的状态控制MOS管将所述多个储能电容进行串联。

如图2所示，AC源经整流后得到直流电压Vdc。D6为主回路中防反二极管。Vdc正常供电时，K1关断，K2开通，实际电路中可以使用PMOS(P型金属氧化物半导体场效应晶体管)管来代替K1，源极接R1，漏极与K2相接；K2可用NMOS(N型金属氧化物半导体场效应晶体管)来替代，其S端接GND(接地)，D端接C2。此时Vdc通过D5及限流电阻R1对储能电容C1、C2进行储能。

Vdc异常掉电时，K1导通，K2关断，此时C1、C2存储的电压叠加，为2V₁，其中V₂为掉电瞬间每个电容维持的电路，与模块的欠压点V₂相近。C1、C2上叠加的能量通过D7为负载供电，实现掉电保持功能。

掉电时电容储能为CV₂ ²，C为单个电容的容值，设负载的输出功率、效率分别为P_o、η，则两个电容上可释放的能量为

则可实现的掉电保持时间为：

$\frac{3}{{4P}_o}{{\mathrm{\ηCV}}_2}^2.$

实际使用时，开关MOS管的驱动还可利用输入正常及掉电时的状态来控制，从而实现电源正常与掉电两种状态下的交叉导通。其比较基准电压要取自储能电容，以保证比较电路在掉电时的时间要求。电容C1需要并联较大的电阻，以保证电压叠加时的均压，避免单个电容上电压过大，造成电容损坏。

对于不同的应用情况可以采用不同的电容组合，即C1及C2也可以是多个电容的组合，但需保证掉电时叠加的电压不超过负载的OVP(过压保护点)。

本发明实施例通过对电容进行简单的逻辑开关控制，可以实现掉电时储能电容电压的叠加，同样达到在低压输入时的掉电保持功能，从而减少控制电路的复杂度，并实现在低压输入(输入电压与负载的UVP接近时)时仍能实现掉电保持功能，实现选择具有较低压耐压值的大电容，并延长负载在网压掉电时正常工作的时间。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括上述全部或部分步骤，所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种掉电保持方法，其特征在于，所述掉电保持方法包括：

当检测到输入的直流电压满足负载的额定电压要求时，通过所述输入的直流电压对并联的多个储能电容进行充电；

当检测到所述输入的直流电压的网压掉电时，将所述多个储能电容进行串联；

通过串联的所述多个储能电容向负载供电，以维持该负载在网压掉电时的掉电保持。

2.如权利要求1所述掉电保持方法，其特征在于，所述输入的直流电压为直流源输入，或者是交流源经过整流后得到。

3.如权利要求1所述掉电保持方法，其特征在于，所述通过所述输入的直流电压对并联的多个储能电容进行充电时，利用限流电阻或三极管对所述直流电压进行限流处理。

4.如权利要求1所述掉电保持方法，其特征在于，所述通过串联的所述多个储能电容向负载供电，以维持该负载在网压掉电时的掉电保持时，所述掉电保持电路的主回路通过二极管或MOS管防反灌。

5.如权利要求1所述掉电保持方法，其特征在于，所述当检测到所述输入的直流电压的网压掉电时，将所述多个储能电容进行串联后，串联的所述多个储能电容的电压小于或者等于所述负载的过压保护点OVP。

6.如权利要求1所述掉电保持方法，其特征在于，所述将所述多个储能电容进行串联，包括：通过电子元件开关或者所述掉电保持电路正常工作和网压掉电时的状态控制MOS管将所述多个储能电容进行串联。

7.一种掉电保持电路，其特征在于，所述掉电保持电路包括切换开关、多个储能电容和负载，当检测到输入的直流电压满足负载的额定电压要求时，通过所述输入的直流电压对并联的多个储能电容进行充电；当检测到所述输入的直流电压的网压掉电时，通过所述切换开关将所述多个储能电容进行串联；通过串联的所述多个储能电容向所述负载供电，以维持该负载在网压掉电时的掉电保持。

8.如权利要求7所述掉电保持电路，其特征在于，所述输入的直流电压为直流源输入，或者是交流源经过整流后得到。

9.如权利要求7所述掉电保持电路，其特征在于，所述掉电保持电路输入的直流电压和储能电容之间连接有限流电阻或三极管，用于所述通过输入的直流电压对并联的多个储能电容进行充电时，利用所述限流电阻或所述三极管对所述直流电压进行限流处理。

10.如权利要求7所述掉电保持电路，其特征在于，所述掉电保持电路输入的直流电压和负载之间连接有二极管或MOS管，用于所述通过串联的所述多个储能电容向负载供电，以维持该负载在网压掉电时的掉电保持时，所述掉电保持电路的主回路通过所述二极管或所述MOS管防反灌。

11.如权利要求7所述掉电保持电路，其特征在于，所述当检测到所述输入的直流电压的网压掉电时，通过所述切换开关将所述多个储能电容进行串联后，串联的所述多个储能电容的电压小于或者等于所述负载的过压保护点OVP。

12.如权利要求7所述掉电保持电路，其特征在于，所述切换开关将所述多个储能电容进行串联，包括：所述切换开关通过电子元件开关或者所述掉电保持电路正常工作和网压掉电时的状态控制MOS管将所述多个储能电容进行串联。

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