CN103378721B - 电子设备中的稳压装置及其实现稳压的方法和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提出了一种电子设备中的稳压装置，包括：整流单元、充/放电模式转换单元、充/放电单元和电容器；其中：整流单元，用于将输入的交流电转换为直流电输出给充/放电单元；充/放电模式转换单元，用于转换所述充/放电单元的工作模式；充/放电单元，包括一个电阻，当处于充电模式时，通过所述电阻对所述电容器进行充电；当处于放电模式时，通过所述电阻对所述电容器进行放电；以及，电容器，用于稳定所述电子设备的直流母线的工作电压。本发明实施例还提出了一种相应的稳压方法和采用此稳压装置的电子设备。采用本发明实施例，可以使直流母线上的元器件避免受到过电压损害；简化了电子设备的结构，进而提高了整个动力系统的功率密度。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种电子设备中的稳压装置及其实现稳压的方法和一种采用此稳压装置的电子设备。
背景技术
目前，本领域常用的电子设备中的稳压装置如图1所示，此稳压装置至少包括：整流单元101，、旁路单元102、充电单元103、电容器(capacitor)104和放电单元105。当电子设备启动时，通过充电单元中的浪涌电阻(inrushresistor)1031对电容器104进行充电；当电子设备的母线电压达到预定的工作电压时，充电完成，此时利用旁路单元102中的继电器1021将浪涌电阻1031旁路掉。在电子设备的运行过程中，产生的能量回馈(energyfeedback)将会引起上述电子设备中直流母线上的电容器204的电压升高，这时，通过放电单元105中的制动电阻(brakeresistor)1051对电容器104进行放电。
此稳压装置中的浪涌电阻1031对于电子设备上电时浪涌电流的限制是必不可少的，但是通常它的尺寸较大，并且使用频率不高，仅在电子设备启动时才会被用到，所以对于设计紧凑的设备结构来讲是非常不利的。
而且，当制动电阻1051因故障导致放电电路开路(openloop)时，在电容器204上所产生的过电压(overvoltage)就不会被释放掉，因此可能会使直流母线上的元器件受到损害。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种电子设备中的稳压装置及其实现稳压的方法和一种采用此稳压装置的电子设备。
本发明实施例提出了一种电子设备中的稳压装置，此稳压装置包括：整流单元、充/放电模式转换单元、充/放电单元和电容器；其中：整流单元，用于将输入的交流电转换为直流电输出给充/放电单元；充/放电模式转换单元，用于转换所述充/放电单元的工作模式；充/放电单元，包括一个电阻，当处于充电模式时，通过所述电阻对所述电容器进行充电；当处于放电模式时，通过所述电阻对所述电容器进行放电；以及，电容器，用于稳定所述电子设备的直流母线的工作电压。采用此稳压装置，即使出现异常情况使充/放电单元被开路，所述电容器也不会被充电，电子设备的启动过程因此不能进行，不会产生过电压，故而能够有效地保护电子设备中直流母线的充/放电电路，使直流母线上的工作电压保持稳定，避免直流母线上的元器件受到过电压损害；并且，在系统结构中省略了浪涌电阻，简化了电子设备的结构，使其更加紧凑，进而提高了整个动力系统的功率密度。
在上述稳压装置中：
所述充/放电模式转换单元包括一个继电器和一个开关器件；当所述电子设备启动时，所述继电器的动触点与所述继电器的常闭静触点连接，所述开关器件断开，所述电阻与所述直流母线的正极以及所述电容器串联，使得所述充/放电单元处于所述充电模式，所述充/放电单元在所述充电模式下通过所述电阻对所述电容器进行充电；当所述直流母线的所述工作电压达到正常工作所需的第一预定门限时，充电完成，所述电子设备进入正常工作状态，所述继电器的所述动触点与所述继电器的常开静触点连接；当所述直流母线的所述工作电压达到所述放电模式所需的第二预定门限时，所述开关器件闭合，所述电阻通过与所述开关器件串联，进而与所述直流母线的负极串联形成回路，使得所述充/放电单元处于所述放电模式；当所述直流母线的所述工作电压超过所述第二预定门限时，所述充/放电单元在所述放电模式下通过所述电阻对所述电容器进行放电。
在上述稳压装置中，所述电阻的阻值依据其在所述放电模式下的阻值来确定。
在上述稳压装置中，所述开关器件是一个绝缘栅双极型晶体管IGBT或功率场效应晶体管MOSFET。
本发明实施例还提出了一种电子设备，采用了上述的稳压装置。
本发明实施例还提出了一种电子设备中根据上述稳压装置实现稳压的方法，包括：
所述整流单元将输入的交流电转换为直流电输出给充/放电单元；所述充/放电模式转换单元将所述充/放电单元的工作模式在充电模式和放电模式之间进行转换；所述充/放电单元当处于所述充电模式时，通过所述电阻对电容器进行充电；当处于所述放电模式时，通过所述电阻对所述电容器进行放电；所述电容器稳定所述电子设备中的直流母线的工作电压。
其中，所述充/放电模式转换单元包括一个继电器和一个开关器件；所述充/放电模式转换单元将所述充/放电单元的工作模式在充电模式和放电模式之间进行转换，包括：当所述电子设备启动时，所述继电器的动触点与所述继电器的常闭静触点连接，所述开关器件断开，所述电阻与直流母线的正极以及所述电容器串联，使得所述充/放电单元处于所述充电模式；当所述直流母线的所述工作电压达到第一预定门限时，充电完成，所述电子设备进入正常工作状态，所述继电器的所述动触点与所述继电器的常开静触点连接；当所述直流母线的所述工作电压达到所述放电模式所需的第二预定门限时，所述开关器件闭合，所述电阻通过与所述开关器件串联，进而与所述直流母线的负极串联形成回路，使得所述充/放电单元处于所述放电模式；当所述直流母线的所述工作电压超过所述第二预定门限时，所述充/放电单元在所述放电模式下通过所述电阻对所述电容器进行放电。
本发明实施例还提出了一种机器可读的存储介质，存储用于使一机器执行上述稳压装置实现稳压的方法的指令。
本发明实施例还提出了一种计算机程序，当所述计算机程序运行于一机器中时使所述一机器执行上述稳压装置实现稳压的方法。
采用本发明实施例提供的稳压装置、方法和电子设备，能够有效地保护电子设备中直流母线的充/放电电路，使直流母线上的工作电压保持稳定，避免直流母线上的元器件受到过电压损害；并且，在系统结构中省略了浪涌电阻，简化了电子设备的结构，使其更加紧凑，进而提高了整个动力系统的功率密度。
附图说明
图1示出了依据现有技术的电子设备中的稳压装置的组成结构示意图；
图2A示出了依据本发明一实施例的稳压装置在充电模式下的组成结构示意图；
图2B示出了依据本发明一实施例的稳压装置在放电模式下的组成结构示意图；
图3示出了依据本发明一实施例的稳压装置实现充/放电的方法流程示意图；
图4示出了依据本发明一实施例的稳压装置实现充电的方法流程示意图；
图5示出了依据本发明一实施例的稳压装置实现放电的方法流程示意图。
101整流单元102旁路单元103充电单元104电容器105放电单元
1031浪涌电阻204电容器1051制动电阻
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限制本发明的保护范围。
本发明实施例提出了一种电子设备中的稳压装置，此稳压装置包括：整流单元、充/放电模式转换单元、充/放电单元和电容器；其中：所述整流单元，用于将输入的交流电转换为直流电输出给充/放电单元；所述充/放电模式转换单元，用于转换所述充/放电单元的工作模式；所述充/放电单元，包括一个电阻，当处于充电模式时，通过所述电阻对所述电容器进行充电；当处于放电模式时，通过所述电阻对所述电容器进行放电；以及，所述电容器，用于稳定所述电子设备的直流母线的工作电压。
其中，所述充/放电单元中的电阻，同时具备浪涌电阻和制动电阻的功能；所述浪涌电阻的功能是与所述直流母线的正极以及电容器串联，对所述电容器进行充电；所述制动电阻的功能是与直流母线的负极串联形成回路，对所述电容器进行放电泄压。
其中，所述充/放电模式转换单元包括一个继电器和一个开关器件；所述开关器件是一个绝缘栅双极型晶体管IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)或功率场效应晶体管MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor)。
当电子设备启动时，所述继电器的动触点与常闭静触点连接，所述开关器件断开，所述电阻与所述直流母线的正极以及电容器串联，所述充/放电单元处于充电模式，所述电阻执行浪涌电阻的功能；输入电子设备的交流电经过整流单元处理后成为直流电输出，经过所述继电器后输入所述充/放电单元，通过所述电阻对电容器进行充电。
当电子设备中的检测电路检测到直流母线的工作电压达到第一预定门限时，充电完成，电子设备进入正常工作状态，此时，所述继电器的动触点与常开静触点连接。
当所述直流母线的所述工作电压达到所述放电模式所需的第二预定门限时，所述开关器件闭合，所述电阻通过与所述开关器件串联，进而与直流母线的负极串联形成回路，所述充/放电单元处于放电模式，充/放电单元中的电阻执行制动电阻的功能。
当电子设备中的检测电路检测到所述直流母线的工作电压超过所述第二预定门限时，电流从所述电容器流向所述电阻，由其吸收能量，再经由所述开关器件后流向直流母线的负极，故而，通过所述电阻对所述电容器进行了放电泄压。
其中，为了保证放电的性能，所述充/放电单元中的电阻的阻值应尽量与在放电模式下该电阻执行制动电阻的功能时的阻值近似。例如，当该电阻在充电模式下执行浪涌电阻的功能时，阻值为1000欧姆；当其在放电模式下执行制动电阻的动能时，阻值为100欧姆；则在设计系统结构时，在不损坏整流电路的前提下，此电阻的阻值可设定为尽量接近100欧姆。
图2A示出了依据本发明一实施例的稳压装置在充电模式下的组成结构示意图。在本实施例中，稳压装置包括：整流单元201、充/放电模式转换单元202、充/放电单元203和电容器204；其中，充/放电模式转换单元202位于整流单元201和充/放电单元203之间，充/放电单元203位于充/放电模式转换单元202和电容器204之间；在充/放电模式转换单元202中包括一个继电器2021和一个开关器件2022，继电器2021的动触点20211与所述继电器2021的常闭静触点20212连接，开关器件2022是一个绝缘栅双极型晶体管IGBT，处于断开状态；在充/放电单元203中包括一个电阻2031，所述电阻2031与所述直流母线的正极以及电容器204串联；所述充/放电单元203处于充电模式，所述电阻2031执行浪涌电阻的功能。
当电子设备启动时，输入的交流电经过整流单元201处理后成为直流电输出，经过所述继电器2021后输入所述充/放电单元203，此时，所述电阻2031与直流母线的正极以及电容器204串联，通过其对电容器204进行了充电。
当电子设备中的检测电路检测到直流母线的工作电压达到第一预定门限时，充电完成，所述电子设备进入正常工作状态，此时，所述继电器2021的动触点20211与常开静触点20213连接，如图2B所示。
图2B示出了依据本发明一实施例的稳压装置在放电模式下的组成结构示意图。其中，所述继电器2021的动触点20211与常开静触点20213连接，所述开关器件2022是一个绝缘栅双极型晶体管IGBT，处于闭合状态，所述电阻2031通过与所述开关器件2022串联，进而与直流母线的负极串联形成回路，所述充/放电单元203处于放电模式，充/放电单元203中的电阻2031执行制动电阻的功能。
当电子设备中的检测电路检测到所述直流母线的工作电压达到所述放电模式所需的第二预定门限时，电流从所述电容器204流向所述电阻2031，由其吸收能量，再经由所述开关器件2022流向直流母线的负极，故而，通过所述电阻2031对所述电容器204进行了放电泄压。
图3示出了依据本发明一实施例的稳压装置实现充/放电的方法流程示意图。如图3所示，该方法包括如下步骤：
步骤301，所述整流单元将输入的交流电转换为直流电输出给充/放电单元；
步骤302，所述充/放电模式转换单元将所述充/放电单元的工作模式在充电模式和放电模式之间进行转换；
步骤303，所述充/放电单元当处于所述充电模式时，通过所述电阻对电容器进行充电；当处于所述放电模式时，通过所述电阻对所述电容器进行放电；
步骤304，所述电容器稳定所述电子设备中的直流母线的工作电压。
图4示出了基于上述图2所示的充/放电装置实现充电的方法流程图。如图4所示，该方法包括如下步骤：
步骤401，当电子设备启动时，充/放电模式转换单元202中的继电器2021的动触点20211与所述继电器的常闭静触点20212连接，所述开关器件2022断开，所述电阻2031与直流母线的正极以及电容器204串联，所述充/放电单元203处于充电模式，所述电阻2031执行浪涌电阻的功能；
步骤402，输入电子设备的交流电经过整流单元201处理后成为直流电输出，经过所述继电器2021后输入所述充/放电单元203，此时，所述充/放电单元203中的电阻2031执行浪涌电阻的功能，通过其对电容器204进行充电；
步骤403，当检测电路检测到直流母线的工作电压达到正常工作所需的第一预定门限时，充电完成，电子设备进入正常工作状态，此时，所述继电器2021的动触点20211与常开静触点20213连接。
图5示出了基于上述图3所示的充/放电装置实现放电的方法流程图。如图5所示，该方法包括如下步骤：
步骤501，当电子设备中的检测电路检测到直流母线的工作电压达到所述放电模式所需的第二预定门限时，所述开关器件2022闭合，所述电阻2031通过与所述开关器件2022串联，进而与直流母线的负极串联形成回路，所述充/放电单元203处于放电模式，充/放电单元203中的电阻2031执行制动电阻的功能；
步骤502，当检测电路检测到所述直流母线的工作电压超过所述第二预定门限时，电流从所述电容器204流向所述电阻2031，由其吸收能量，再经由所述开关器件2022流向直流母线的负极，故而，通过所述电阻2031对所述电容器204进行了放电泄压。
采用本发明实施例，即使出现异常情况使充/放电单元被开路，由于浪涌电阻与制动电阻是同一个电阻，所以所述电容器也不会被充电，电子设备的启动过程因此不能进行，不会产生过电压，故而能够有效地保护电子设备中直流母线的充/放电电路，使直流母线上的工作电压保持稳定，避免直流母线上的元器件受到过电压损害；并且，在系统结构中省略了浪涌电阻，简化了电子设备的结构，使其更加紧凑，进而提高了整个动力系统的功率密度。
本发明还提供了一种机器可读的存储介质，存储用于使一机器执行如本文所述的为稳压装置实现稳压方法的指令。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。
此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种电子设备中的稳压装置，其特征在于，所述稳压装置包括：整流单元(201)、充/放电模式转换单元(202)、充/放电单元(203)和电容器(204)；其中：
所述整流单元(201)，用于将输入的交流电转换为直流电输出给所述充/放电单元(203)；
所述充/放电模式转换单元(202)，用于将所述充/放电单元(203)的工作模式在充电模式和放电模式之间转换；
所述充/放电单元(203)，包括一个电阻(2031)；当处于充电模式时，通过所述电阻(2031)对所述电容器(204)进行充电；当处于放电模式时，通过所述电阻(2031)对所述电容器(204)进行放电；
所述电容器(204)，用于稳定所述电子设备中的直流母线的工作电压，其中，
所述充/放电模式转换单元(202)，包括一个继电器(2021)和一个开关器件(2022)；
当所述电子设备启动时，所述继电器(2021)的动触点(20211)与所述继电器(2021)的常闭静触点(20212)连接，所述开关器件(2022)断开，所述电阻(2031)与所述直流母线的正极以及所述电容器(204)串联，使得所述充/放电单元(203)处于所述充电模式；
当所述直流母线的所述工作电压达到正常工作所需的第一预定门限时，充电完成，所述电子设备进入正常工作状态，所述继电器(2021)的所述动触点(20211)与所述继电器(2021)的常开静触点(20213)连接；
当所述直流母线的所述工作电压达到所述放电模式所需的第二预定门限时，所述开关器件(2022)闭合，所述电阻(2031)通过与所述开关器件(2022)串联，进而与所述直流母线的负极串联形成回路，使得所述充/放电单元(203)处于所述放电模式；
当所述直流母线的所述工作电压超过所述第二预定门限时，所述充/放电单元(203)在所述放电模式下通过所述电阻(2031)对所述电容器(204)进行放电。
2.根据权利要求1所述的稳压装置，其中，
所述电阻(2031)的阻值依据其在所述放电模式下的阻值来确定。
3.根据权利要求1所述的稳压装置，其中，
所述开关器件(2022)是一个绝缘栅双极型晶体管IGBT或功率场效应晶体管MOSFET。
4.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备采用根据权利要求1至3中任一项所述的稳压装置。
5.一种电子设备中根据权利要求1所述的稳压装置实现稳压的方法，其特征在于，所述方法包括：
所述整流单元将输入的交流电转换为直流电输出给充/放电单元(301)；
所述充/放电模式转换单元将所述充/放电单元的工作模式在充电模式和放电模式之间进行转换(302)；
所述充/放电单元当处于所述充电模式时，通过所述电阻对电容器进行充电；当处于所述放电模式时，通过所述电阻对所述电容器进行放电(303)；
所述电容器稳定所述电子设备中的直流母线的工作电压(304)，其中，所述充/放电模式转换单元包括一个继电器和一个开关器件；
所述充/放电模式转换单元将所述充/放电单元的工作模式在充电模式和放电模式之间进行转换，包括：
当所述电子设备启动时，所述继电器的动触点与所述继电器的常闭静触点连接，所述开关器件断开，所述电阻与直流母线的正极以及所述电容器串联，使得所述充/放电单元处于所述充电模式(401)；当所述直流母线的所述工作电压达到正常工作所需的第一预定门限时，充电完成，所述电子设备进入正常工作状态，所述继电器的所述动触点与所述继电器的常开静触点连接(403)；当所述直流母线的所述工作电压达到所述放电模式所需的第二预定门限时，所述开关器件闭合，所述电阻通过与所述开关器件串联，进而与所述直流母线的负极串联形成回路，使得所述充/放电单元处于所述放电模式(501)；当所述直流母线的所述工作电压超过所述第二预定门限时，所述充/放电单元在所述放电模式下通过所述电阻对所述电容器进行放电(502)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |