CN104423277B - 电源控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种电源控制系统包括一连接于一电源及一负载之间的开关电路及一处理器电路。该处理器电路用于获取该电源输出的电压。当获取该电源输出的电压中临近一控制位置的相位的位置时，该处理器电路控制该开关电路导通。本发明还提供了一种电源控制方法。本发明电源控制系统及方法在该电源输出的交流电的相位较小时导通该开关电路，如此可避免产生涌入电流或减小涌入电流，进而避免电子设备可能因涌入电流的产生而发生损坏的情况。

Description

电源控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种电源控制系统及方法。

背景技术

当按下电子设备的电源开关后，外部电源（如正弦交流电）则给电子设备供电。然，在电源开关导通的瞬间，电源开关会产生涌入电流（Inrush Current），该涌入电流通常具有很大的值。例如，若在正弦交流电的相位为90度时，电源开关导通，该电源开关产生的涌入电流则达到最大值。当涌入电流越大时，其越容易导致电子设备的元件损坏。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种可降低涌入电流给电子设备带来损坏的电源控制系统及方法。

一种电源控制系统，包括：

一电源，用于输出交流电；

一负载；

一开关电路，连接于该电源与该负载之间；及

一处理器电路，用于获取该电源输出的交流电，该处理器电路获取该电源输出的交流电中临近一控制位置的相位的位置，当获取得到该电源输出的交流电中临近该控制位置的相位的位置时，该处理器电路控制该开关电路导通，每一控制位置为该电源输出的交流电中电压为零的位置。

一种电源控制方法，包括如下步骤：

控制一连接于一电源与一负载之间的开关电路处于断开状态；

判断该电源输出的交流电是否稳定；

当该电源输出的交流电稳定时，获取该电源输出的交流电中临近一控制位置的相位的位置；以及

当获取该电源输出的交流电中临近一控制位置的相位的位置时，控制该开关电路处于导通状态。

上述电源控制系统及方法在该电源输出的交流电的相位较小时导通该开关电路，如此可避免产生涌入电流或减小涌入电流，进而避免电子设备可能因涌入电流的产生而发生损坏的情况。

附图说明

图1是本发明电源控制系统的较佳实施方式的方框图。

图2是本发明电源控制系统的较佳实施方式的电路图。

图3是图2的时序图。

图4是本发明电源控制方法的较佳实施方式的流程图。

主要元件符号说明

电源	10
		开关电路	20
处理器电路	30
		负载	40
插座	400
		处理器	U
二极管	D1-D3
		电阻	R1-R6
继电器	M
		开关	K
线圈	L
		场效应管	Q
隔离变压器	H
		电容	C1

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施方式对本发明作进一步详细描述：

请参考图1，本发明电源控制系统的较佳实施方式包括一电源10、一连接于该电源10的开关电路20、一连接该开关电路20的负载40及一处理器电路30。该处理器电路30根据该电源10的状态来控制该开关电路20是否输出该电源10输出的交流电，以为该负载40提供工作电压。本实施方式中，该电源10为一市电，其包括一火线（Line）、一水线（Neutral）及一地线（Earth）。该电源10输出具有周期性变化的电压，如该电源10输出正弦波或余弦波的交流电的电压。

根据欧姆定律可知，当电阻一定时，电压越大，其电流越大；电压越小，其电流亦越小。如，当电源10输出一正弦交流电时，在该正弦交流电的一个周期内相位为90度或270度时，该电源10输出的电压具有最大的电压值。故，当电压值最大时，若电子设备在此时上电，其产生的涌入电流亦最大。当正弦交流电的相位为0度、180度或360度时，该电源10输出电压的电压值为0，故，此时，该正弦交流电产生的涌入电流最小，接近为0。

本实施方式中，该处理器电路30对该电源10输出的交流电进行采样，以判断该电源10输出的交流电是否稳定。如该处理器电路30获取该电源10输出的连续5个周期的波形，并判断该5个周期的波形的频率是否均相同，当该5个周期的频率均相同时，即表示该电源10输出的交流电稳定。当该电源10输出的交流电稳定后，该处理器电路30获取该电源10输出的交流电的相位为0度的位置，即电压为零的位置。当电源10输出的交流电的相位为0时，则表示该电源10可能产生的涌入电流最小。此时，该处理器电路30则控制该开关电路20导通，以使得该电源10通过该开关电路20给该负载40提供工作电压。在其他实施方式中，该处理器电路30可获取该电源10输出的交流电的相位为180度或360度的位置，并在获取相位为180度或360度的位置时控制该开关电路20导通。

本实施方式中，该电源10输出正弦波的交流电，将该电源10输出的交流电的一个周期内相位为0度、180度、360度的位置定义为控制位置。当然，在其他实施方式中，每一控制位置可包括该电源10输出的交流电的相位为180*N的位置，其中，N为 0，1，2，3…。

在其他实施方式中，该处理器电路30可获取该电源10输出的交流电中临近于一控制位置的位置，如临近该控制位置180度的30度相位内的位置，即包括相位为150度至210度之间所对应的位置。如此使得当电源10输出的交流电的相位较小时，其产生的涌入电流亦较小，如此使得在开关闭合时可保证该电源10产生的涌入电流可在电子设备正常工作的范围内。

具体地，请参考图2，该负载40包括复数插座400，用于接入其他电子设备，如计算机的电源的插头。

该处理器电路30包括一处理器U、二极管D1-D3、电阻R1-R6及一电容C1。

该处理器U的采样引脚VAC通过该电阻R1与该二极管D1、D2的阴极相连，该二极管D1的阳极与该电源10的水线相连，该二极管D2的阳极与该电源10的火线相连。该处理器U的采样引脚VAC还通过该电阻R2接地。该处理器U的电源引脚VCC通过该电阻R3与该电阻R1、R2之间的节点相连，还分别通过该电容C1、电阻R5接地。该处理器U的第一开关引脚S1依次通过该电阻R6、R4与该处理器U的电源引脚VCC相连。

该开关电路20包括一继电器M、一场效应管Q、一二极体D3及一隔离变压器H。该继电器M包括一线圈L及一开关K，该线圈L的第一端接地，第二端与该二极管的阴极相连，还直接与该处理器U的第一开关引脚S1相连。该二极管D3的阳极与该线圈L的第一端相连。该场效应管Q的第一端D与该电源10的火线相连，还与该开关K的第一端相连。该场效应管Q的第二端S与该负载40相连，还与该开关K的第二端相连。该场效应管Q的第三端G与该隔离变压器H的次级线圈的第一端相连。该隔离变压器H的次级线圈的第二端与该场效应管Q的第二端S相连。该隔离变压器H的初级线圈的第一端接地，其初级线圈的第二端与该处理器U的第二开关引脚S2相连。本实施方式中，该场效应管Q为一N沟道场效应管，该N沟道场效应管的漏极、源极及栅极分别为该场效应管Q的第一端D、第二端S及第三端G。

请参考图3，该处理器U通过其第一开关引脚S1输出低电平的开关信号至该继电器M的线圈L，使得该继电器M处于断开状态，该处理器U还通过其第二开关引脚S2输出低电平的开关信号至该隔离变压器H的初级线圈的第二端，使得该场效应管Q亦处于断开状态。之后，该处理器U通过其采样引脚VAC对该电源10输出的交流电（即输入电压）进行采样，以判断该电源10输出的交流电是否稳定。本实施方式中，该处理器U获取该电源10输出的交流电连续5个周期的波形，并判断该5个周期的波形的频率是否相同。当该5个周期的波形的频率相同时，则表示该电源10输出的交流电已稳定。此时，该处理器U的电源引脚VCC接收的电压亦达到稳定状态。本实施方式中，该处理器U的电源引脚VCC接收的电压为辅助电压。在其他方式中，该采样周期的个数亦可改变。当该处理器U根据采样的结果获知该电源10输出的交流电已稳定后，该处理器U获取该电源10输出的交流电中临近于一控制位置的相位的位置。本实施方式中，该电源10输出正弦交流电，这些控制位置的相位为180*N度，临近于一控制位置的相位的位置为该控制位置所对应的相位的30度内的位置。在其他实施方式中，该电源10亦可输出余弦交流电，这些控制位置的相位则为90+180*N度。当获取得到该电源10输出的电压中临近于一控制位置的相位的位置时，该处理器U通过其第二开关引脚S2输出高电平的开关信号至该隔离变压器H，使得该场效应管Q的第三端变为高电平，进而使得该场效应管Q导通。之后，该处理器U通过其第一开关引脚S1输出高电平的开关信号，使得该继电器M导通，即使得该开关K闭合。本实施方式中，因场效应管Q的导通速度较快，控制较为精准，而该继电器M的导通速度较慢。故，该处理器U先控制该场效应管Q导通后再控制该继电器M导通。

当该场效应管Q导通后，该电源10输出的电源可能会不稳定，即该处理器U的电源引脚VCC接收的电压不稳定。此时，该处理器U在延时一预设的时间后再次通过其电源引脚VCC来判断该电源10输出的电压是否稳定。当该电源10输出的电压稳定时，该处理器U还通过其第二开关引脚S2输出低电平的开关信号至该隔离变压器H的初级线圈的第二端，使得该场效应管Q截止，进而避免该场效应管Q消耗更多的电能。

因该电源控制系统在该电源10输出的电压的相位为0时导通该场效应管Q，如此可避免产生涌入电流，使得该电源10可直接为电子设备供电。通常当电子设备刚接入电源时，其自身会进行充电，此时产生初始电流，之后，当该电子设备充电稳定后，则变为额定电流，进入正常工作状态。

请参考图4，本发明电源控制方法的较佳实施方式包括如下步骤：

步骤S1，该处理器电路30控制该开关电路20断开。本实施方式中，该处理器电路30中的处理器U控制该开关电路20中的场效应管Q及该继电器M均处于断开状态。

步骤S2，该处理器电路30对该电源10输出的交流电进行采样。

步骤S3，该处理器电路30判断该电源10输出的交流电是否稳定，当该电源10输出的交流电稳定时，执行步骤S4；当该电源10输出的交流电不稳定时，返回步骤S1。

步骤S4，该处理器电路30获取该电源10输出的交流电中临近一控制位置的相位的位置。

步骤S5，该处理器电路30控制该开关电路20导通。本实施方式中，该处理器电路30在控制该开关电路20中的场效应管Q导通之后再控制该开关电路20中的继电器M导通。

步骤S6，延时预设值的时间。

步骤S7，该处理器电路30判断该电源10输出的辅助电压是否稳定，当该电源10输出的电压稳定时，执行步骤S8；当该电源10输出的电压不稳定时，返回步骤S6。

步骤S8，该处理器电路30控制该场效应管Q截止。

上述电源控制系统及方法在该电源10输出的电压的相位为0时导通该开关电路20，如此可避免产生涌入电流，使得该电源10可直接为电子设备供电，进而避免电子设备可能因涌入电流的产生而发生损坏的情况。

Claims (4)

1.一种电源控制系统，包括：

一电源，用于输出交流电；

一负载；

一开关电路，连接于该电源与该负载之间；及

一处理器电路，用于获取该电源输出的交流电，该处理器电路获取该电源输出的交流电中临近一控制位置的相位的位置，当获取得到该电源输出的交流电中临近该控制位置的相位的位置时，该处理器电路控制该开关电路导通，每一控制位置为该电源输出的交流电中电压为零的位置；

其中，该开关电路包括一场效应管及一继电器，该电源包括一火线、一水线及一地线，该处理器电路包括一处理器，该处理器的采样引脚通过一第一电阻与第一及第二二极管的阴极相连，该第一二极管的阳极与该火线相连，第二二极管的阳极与该水线相连；该采样引脚还通过一第二电阻接地；该处理器的电源引脚通过一第三电阻与该第一及第二电阻的节点相连，还通过一第一电容接地；该电源引脚还依次通过一第四电阻及一第五电阻与该处理器的第一开关引脚相连相连；该电源引脚还通过一第六电阻接地；一隔离变压器的第一端接地，该处理器的第二开关引脚与一隔离变压器的初级线圈的第二端相连，该场效应管的漏极与该火线相连，该场效应管的源极与该负载相连，该场效应管的栅极与该隔离变压器的次级线圈的第一端相连，该隔离变压器的次级线圈的第二端与该场效应管的源极相连；该继电器的线圈的第一端与该处理器的第一开关引脚相连，该继电器的线圈的第二端接地，该继电器的开关的第一及第二端分别连接于该场效应管的漏极及源极，该处理器通过采样引脚对该电源输出的交流电进行采样，以判断该电源输出的交流电是否稳定；当该电源输出的交流电稳定时，该处理器获取该电源输出的交流电中临近该控制位置的相位的位置，并控制该场效应管导通，之后，该处理器还控制该继电器导通。

2.如权利要求1所述的电源控制系统，其特征在于：该场效应管及该继电器均连接于该电源及负载之间；当获取得到该电源输出的交流电中临近该控制位置的相位的位置时，该处理器电路控制该场效应管导通后，再控制该继电器导通。

3.如权利要求2所述的电源控制系统，其特征在于：当该处理器电路控制该场效应管及继电器导通后，该处理器电路延时一预设值时间后判断该电源输出的交流电是否稳定，当该电源输出的交流电稳定后，该处理器电路控制该场效应管截止。

4.如权利要求3所述的电源控制系统，其特征在于：该处理器电路还对该电源输出的电压进行采样，以判断该电源输出的交流电是否稳定，当该电源输出的交流电的周期稳定后，该处理器电路获取该电源输出的交流电中临近一控制位置的相位的位置。