CN102237708A - 防止供电中断的电力供应系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种防止供电中断的电力供应系统及方法，该系统中包含切换式电源转换器、辅助供电模块及至少一供电线路。辅助供电模块包含有耦合电感及储电单元，其中耦合电感是与切换式电源转换器的储能电感耦合绕制，用来提取电力并传送至储电单元作储存。当原本的用来供应电子装置电力的主电源发生异常时，能够利用储电单元所储存的备用电力进行供电，让电子装置能够照常运行。本发明不需额外设置升压电路来提取备用电力，节省设置成本以及降低线路体积。

Description

防止供电中断的电力供应系统及方法

技术领域

本发明涉及一种电力供应系统及方法，尤其涉及一种能够防止电力供应中断的电力供应系统及方法。

背景技术

防止供电中断的电力供应技术，或称不断电系统(Uninterruptible PowerSupply，UPS)是用来在原本的主电源异常时(如供电中断或是不稳定)，提供备用的电力给电子装置使用，让电子装置能够照常运行的技术，应用于许多电子产品上，例如电脑、移动电话甚至是精密仪器等。

如图1所示，为公知电力供应系统的架构示意图，应用于一电子装置，包括有主电源11、切换式电源转换器12、储电单元13、升压电路14、辅助电压调节单元151及供电电压调节单元152和153，其中切换式电源转换器12包含有一储能电感121。

主电源11所提供的电力Vi，会传送到切换式电源转换器12、供电电压调节单元152和153进行变压，以提供给电子装置中的各个模块使用，在本例子中供电电压调节单元152和153所产生的输出是提供给电子装置内部模块(如一些功能芯片等)作使用，一般而言电压较低也较为固定，而因为电子装置中各个模块所需的电压不同，因此便需要至少一个供电电压调节单元152、153来提供不同电平的电压；另，切换式电源转换器12所产生的输出电压Vo则是提供给需较高输出且能随负载不同而作电压调制的模块。

其中升压电路14是用来在主电源11供电正常时，将其所提供的电力作升压，并传送到储电单元13作储存。而当主电源11供电中断或是不稳定时，就可以将储电单元13中所储存的电力通过辅助电压调节单元151进行变压，然后供应到供电电压调节单元152和153以及切换式电源转换器12，让电力的来源不至于中断。

该升压电路14通常是采用电容、二极管式的倍压电路或升压型切换式转换器(switching boost regulator)，而这些电路会让原本的线路架构过于庞大，并且也会导致成本的上升。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种防止供电中断的电力供应系统及方法，以不另外设置升压电路的方式，作备用电力的提取，以降低电力供应系统的线路体积以及设置成本。

为了达到上述目的，根据本发明的一方案，提供一种防止供电中断的电力供应系统，接收一主电源的电力，并供应给一电子装置，系统中包括一切换式电源转换器、一辅助供电模块以及至少一供电线路，切换式电源转换器耦接于该主电源，将该主电源所提供的电力作变压，其中该切换式电源转换器包括有一储能电感；防止供电中断的辅助供电模块耦接于该主电源及该切换式电源转换器，包括：一耦合电感，耦合于该切换式电源转换器的该储能电感，以提取电力；至少一储电单元，耦接于该耦合电感，以储存从该耦合电感传送而来的电力；至少一供电线路耦接于该主电源及该辅助供电模块，将该主电源或该辅助供电模块所传送而来的电力提供给该电子装置作运用。

其中切换式电源转换器耦接于主电源，可以是升压式、降压式或升降压式的电源转换器，以将主电源所提供的电力作变压，该切换式电源转换器有一储能电感；而辅助供电模块耦接于主电源及切换式电源转换器，用来防止供电中断，包括至少一储电单元及一耦合电感。

耦合电感耦接于储电单元和储能电感，以从储电单元提取电力传送至储电单元作储存；储电单元耦接于该耦合电感，可以是电容或充电电池，用以在主电源正常时从耦合电感接收电力作储存，并在主电源供电异常时，将所储存的电力传送至供电线路及切换式电源转换器作使用。

另外，辅助供电模块还包括一辅助电压调节单元，其耦接于储电单元，用以作储电单元所储存的电力的变压，并在主电源供电异常时将储电单元所储的电力供应给供电线路以及切换式电源转换器。该辅助电压调节单元中有一单向导通单元，用来防止在主电源供电正常时，电力从辅助电压调节单元逆向流到储电单元，并在主电源供电异常时，使储电单元的电力能够流到该电源供应单元及所述供电线路。

而该电力供应系统的所述供电线路，是耦接于主电源及辅助供电模块，用来将主电源或辅助供电模块所传送而来的电力提供给该电子装置作运用。所述供电线路分别包括一供电电压调节单元，用以将主电源或辅助供电模块所传送而来的电力作变压。

根据本发明的另一方案，提供一种防止供电中断的电力供应方法，其应用于一电力供应系统以提供电力给一电子装置，该电力供应系统中包括有一主电源、一切换式电源转换器以及至少一供电线路，其中该主电源提供电力至所述供电线路及该切换式电源转换器，包括：提供一耦合电感以耦合于该切换式电源转换器的一储能电感；利用该耦合电感，从该切换式电源转换器的该储能电感提取电力并传送至一储电单元作备用电力的储存；以及所述供电线路及该切换式电源转换器根据该主电源的供电状况，从该主电源及该储电单元其中之一取得电力来源。

在上述方法中：提供一耦合电感耦合于切换式电源转换器的一储能电感；以及在主电源供电正常时，利用耦合电感，从切换式电源转换器的储能电感提取电力并传送至一储电单元作备用电力的储存。另外，当该电力供应系统的该主电源供电中断时，则通过储电单元供应电力至供电线路及切换式电源转换器。

在主电源正常时，通过在原本切换式电源转换器的储能电感绕制一耦合电感来提取电力作储存，以在主电源异常时能够有备用的电力能够供应给电子装置使用，如此便不需额外设置升压电路来提取备用电力，节省设置成本以及降低线路体积。

以上的概述与接下来的实施例，都是为了进一步说明本发明的技术手段与实现功效，然而所叙述的实施例与附图仅提供参考说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为公知电力供应系统的线路架构；

图2为本发明防止供电中断的电力供应系统的一种实施例的线路架构图；

图3A为升压式电源转换器的一种实施例的线路图；

图3B为降压式电源转换器的一种实施例的线路图；

图3C为升降压式电源转换器的一种实施例的线路图；

图4为本发明防止供电中断的电力供应系统的一种实施例的运行示意图；

图5为本发明防止供电中断的电力供应系统的一种实施例的运行示意图；以及

图6为本发明防止供电中断的电力供应方法的一种实施例的流程图。

上述附图中的附图标记说明如下：

11主电源

12切换式电源转换器

121储能电感

13储电单元

14升压电路

151辅助电压调节单元

152、153供电电压调节单元

21主电源

22、22a、22b、22c切换式电源转换器

221、221a、221b、221c储能电感

23储电单元

24耦合电感

25辅助电压调节单元

25a、25b供电电压调节单元

30辅助供电模块

40a、40b供电线路

S601～S605流程图步骤说明

具体实施方式

请参照图2，为本发明防止供电中断的电力供应系统，应用于一电子装置的供电，包括有一主电源21、一切换式电源转换器22、一辅助供电模块30以及至少一供电线路40a和40b。

主电源21是用来供应电子装置(图未示)运行所需的电力，切换式电源转换器22耦接于主电源21，可以是升压式、降压式或升降压式的电源转换器，用来将主电源21产生的电压Vi调制后产生输出电压Vo并传送给电子装置作使用。

辅助供电模块30耦接于切换式电源转换器22及主电源21，用来在主电源21正常供电时提取电力作储存，并在主电源21供电中断或是异常时，提供备用的电力，让电子装置得以正常运行。

辅助供电模块30包括有一耦合电感24、一储电单元23以及一辅助电压调节单元25。其中，耦合电感24是与切换式电源转换器22的一储能电感221耦合绕制，用以在主电源21供电正常时提取备用的电力，并传送到储电单元23进行储存。值得一提的是，通过储能电感221与耦合电感24的匝数比例的设计，便能调整耦合电感24所提取的电压高低，以符合储电单元23的蓄电需求。又或者，该储能电感221及该耦合电感24可分别为一耦合变压器的一次侧线圈及二次侧线圈，同样地，通过两者间匝数比例的设计，便可决定该耦合电感24从该切换式电源转换器22所提取的电力的电压高低。

储电单元23耦接于耦合电感24，可以是电容或充电电池，所储存的备用电力是当主电源21发生异常时，能够供应给电子装置作使用。而辅助电压调节单元25则是在需要使用储电单元23的电力时，将电压作调制之用，其包含有一单向导通单元(图未示)，可以是一二极管，因为通常在主电源21正常供电时，其所提供的电压会大于储电单元23所存的电压，因此通过单向导通单元便能够避免电力从该辅助电压调节单元25逆向传送到储电单元23，并且，在主电源21供电异常或中断时，储电单元23的电压便会大于主电源21所提供的电压，此时单向导通单元便会使储电单元23的电力能够传送到切换式电源转换器22及供电线路40a和40b。如此一来，通过该单向导通单元，系统中便不需设置额外的检测模块来检测主电源21的正常与否，也能够让辅助供电模块30在主电源正常21时蓄电，并在主电源21异常时供电，达到简化线路架构的目的。

举例来说，电子装置可以是携带式的电子产品(如移动电话)，且主电源21则是装设于电子产品上的电池，当使用者不小心让电子产品摔落地上或是受到冲击时，主电源21很有可能会脱落，此时辅助供电模块30的储电单元23便可以自动将所储存的备用电力通过辅助电压调节单元25供应给电子产品作运用，让使用者能够继续使用电子产品，或是避免电子产品内的数据损毁遗失。

另外，电力供应系统中包含的供电线路40a及40b是用来接收主电源21所提供的电力，并输出给电子装置作运用，其中包含有一供电电压调节单元25a及25b，用来调节主电源21所传送而来的电压，而因为电子装置中各个模块所需的电压不同，因此一般来说都会有多个供电线路40a、40b来产生不同电平的电压，以符合不同模块的需求。

在本实施例中，供电线路40a和40b所产生的输出是提供给电子装置内部模块(如一些功能芯片等)作使用，一般而言电压较低也较为固定；而切换式电源转换器22所产生的输出电压Vo则是提供给电子装置中需较高输出且需随负载不同而作电压调制的模块。另外，供电线路40a、40b也可能有一电源管理模块(PMIC)，以依据各个用电模块的需求，来作供电模式的切换，例如正常用电模式或省电模式等。

接着请参照图3A，为切换式电源转换器22a的一种实施例的示意图，图中为升压式的电源转换器，包括有储能电感221a、开关单元Qa、二极管Da及电容Ca，通过开关单元Qa的导通与截止，让输入电压Vi能够转换成输出电压Vo作输出。而图2中所示的耦合电感24，即是与储能电感221a耦合绕制，以提取电力传送至储电单元23作储存。在图3B及图3C中所示的分别是降压式的切换式电源转换器22b及升降压式的切换式电源转换器22c，同样有储能电感221b及221c、开关单元Qb及Qc、二极管Db及Dc，以及电容Cb及Cc，耦合电感24即是耦合绕制于储能电感221b及221c以提取电力。

请参照图4，为本发明防止供电中断的电力供应系统的一种实施例的运行示意图，当主电源21供电正常时，电力会传送至切换式电源转换器22以及供电线路40a和40b，而供电线路40a和40b中的供电电压调节单元25a和25b以及切换式电源转换器22会将所接收到的电力作变压，以产生各种电平的电压并供应给需要用电的各个单元及模块使用。此时耦合电感24会从切换式电源转换器22的储能电感221提取电力传送到储电单元23作储存，以备不时之需。

然后请参照图5，为本发明防止供电中断的电力供应系统的一种实施例的运行示意图，当主电源21中断供电或是供电不稳定时，便由储电单元23通过辅助电压调节单元25将电力供应至切换式电源转换器22以及供电线路40a和40b，使电力的供应不致中断，提升电子装置使用上的稳定度。

接着请参照图6，为本发明防止供电中断的电力供应方法的一种实施例的流程图，配合参照图2，步骤包括有：提供一耦合电感24，耦合于切换式电源转换器22的储能电感221(S601)，并当主电源21供电正常时，利用该耦合电感24，从切换式电源转换器22的储能电感221提取电力传送至一储电单元23作备用电力的储存(S603)，而当电力供应系统的主电源21供电中断时，储电单元23便可供应电力至供电线路40a和40b及切换式电源转换器22(S605)，让电子装置的电力来源不会中断。

通过在原本切换式电源转换器的储能电感处绕制一耦合电感，来提取电力传送至储电单元，让电子装置能在主电源异常时也能有备用的电力来源，以提升使用上的稳定性，而通过耦合电感的方式提取电力，就不需要额外设置升压电路来作电力提取，如此便可降低线路体积以及制作成本。

以上所述为本发明的具体实施例的说明与附图，而本发明的所有权利范围应以所附的权利要求为准，任何本发明的领域技术人员，可轻易思及的变化或修饰都可涵盖在本发明所界定的专利范围之内。

Claims (10)

1.一种防止供电中断的电力供应系统，其特征在于，接收一主电源的电力，并供应给一电子装置，包括：

一切换式电源转换器，耦接于该主电源，将该主电源所提供的电力作变压，其中该切换式电源转换器包括有一储能电感；

一防止供电中断的辅助供电模块，耦接于该主电源及该切换式电源转换器，包括：

一耦合电感，耦合于该切换式电源转换器的该储能电感，以提取电力；

至少一储电单元，耦接于该耦合电感，以储存从该耦合电感传送而来的电力；以及

至少一供电线路，耦接于该主电源及该辅助供电模块，将该主电源或该辅助供电模块所传送而来的电力提供给该电子装置作运用。

2.如权利要求1所述的防止供电中断的电力供应系统，其特征在于，该辅助供电模块还包括：

一辅助电压调节单元，耦接于该储电单元、所述供电线路以及该切换式电源转换器，以作该储电单元所储存的电力的变压，并在该主电源供电异常时将该储电单元所储的电力供应给所述供电线路以及该切换式电源转换器。

3.如权利要求2所述的防止供电中断的电力供应系统，其特征在于，该辅助电压调节单元包括：

一单向导通单元，防止电力从该主电源通过该辅助电压调节单元传送至该储电单元，并能在该主电源供电异常时，使该储电单元的电力能够传送至所述供电线路以及该切换式电源转换器。

4.如权利要求3所述的防止供电中断的电力供应系统，其特征在于，该单向导通单元为一二极管。

5.如权利要求1所述的防止供电中断的电力供应系统，其特征在于，该耦合电感与该储能电感的一匝数比例，决定该耦合电感从该切换式电源转换器所提取的电压高低。

6.如权利要求1所述的防止供电中断的电力供应系统，其特征在于，该储电单元为电容或充电电池。

7.如权利要求1所述的防止供电中断的电力供应系统，其特征在于，该供电线路包括：

一供电电压调节单元，将该主电源或该辅助供电模块所传送而来的电力作变压。

8.一种防止供电中断的电力供应方法，其特征在于，应用于一电力供应系统以提供电力给一电子装置，该电力供应系统中包括有一主电源、一切换式电源转换器以及至少一供电线路，其中该主电源提供电力至所述供电线路及该切换式电源转换器，包括：

提供一耦合电感以耦合于该切换式电源转换器的一储能电感；

利用该耦合电感，从该切换式电源转换器的该储能电感提取电力并传送至一储电单元作备用电力的储存；以及

所述供电线路及该切换式电源转换器根据该主电源的供电状况，从该主电源及该储电单元其中之一取得电力来源。

9.如权利要求8所述的防止供电中断的电力供应方法，其特征在于，当该主电源供电正常时，所述供电线路及该切换式电源转换器从该主电源取得电力来源。

10.如权利要求8所述的防止供电中断的电力供应方法，其特征在于，还包括其中当该主电源供电中断时，所述供电线路及该电源转换模块从该储电单元取得电力来源。

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