CN104600768A - 电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电源装置。该电源装置包括：主电路部分，初始给电池充电，将能量提供至作为轻负载的负载，并且在电池被放电时对电池充电；以及从电路部分，与主电路部分具有共同的输出端子并且通过在其之间分配负载与主电路部分一起将能量提供至作为重负载的负载，其中主电路部分包括其中的可再充电电池。根据本发明，利用电池将能量提供至负载，该负载为半负载以下的负载，从而提高能量效率。

Description

电源装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年10月31日提交的题为“Power SupplyApparatus”的韩国专利申请序列号10-2013-0131194的外国优先权权益，在此通过引用将其全部内容并入本申请中。
技术领域
本发明涉及电源装置，更具体地，涉及能够在半负载以下的低负载下提高能量效率的电源装置。
背景技术
随着能耗变为社会问题，能量转换效率受到更多关注。特别地，对于服务器电力来说能量效率尤为重要，因此这是衡量服务器电力技术的水平的一个因素并且是占有服务器市场的重要因素。例如，在CSCI钛的情况下，对于10％-20％-50％-100％的负载，需要90％-94％-96％-91％的高效率。除此之外，在半负载或更小的负载下提高效率是十分困难的，并且在10％或更小的非常低的负载下，对于高效率的需求逐渐增加。顺便提及，服务器电源通常具有冗余结构，其中几个服务器电源被连接至一个负载以应对各种故障。在这种情况下，低负载下的效率可通过在负载变小时执行仅操作主电路部分的冷冗余控制的方式来提高。然而，即使以这种方式，效率也不会提高到比单个模块的效率高，并且在非常低的负载下很难提高效率。
【现有技术文献】
【专利文献】
(专利文献1)韩国专利特开公开号10-2006-0109495
(专利文献2)日本专利特开公开第2012-175885号
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能够在半负载或更小的负载的低负载下提高能量效率的电源装置。
根据本发明的示例性实施方式，提供一种电源装置，包括：主电路部分，初始给电池充电，将能量提供至作为轻负载的负载，以及在电池被放电时对电池充电；以及从电路部分，与主电路部分具有共同的输出端子并且通过在其之间分配负载与主电路部分一起将能量提供至作为重负载的负载，其中主电路部分包括其中的可再充电电池。
主电路部分可进一步包括用于初始给电池充电的初始电池充电器。
初始电池充电器可包括：变压器，接收AC电压并且根据初级绕组和次级绕组之间的匝数比生成具有与输入电压的幅度不同的幅度的输出电压；开关元件，间断流动在变压器的初级绕组中的电流；以及二极管，将变压器的次级绕组中感应的AC电压整流成DC电压。开关元件可以是MOSFET。
初始电池充电器可包括：AC/DC转换单元，接收来自AC电压源的AC电压以将其转换成DC电压；变压器，根据初级绕组和次级绕组之间的匝数比将由AC/DC转换单元转换的DC电压转换成具有不同的幅度的DC电压；以及整流单元，将混合在变压器的次级绕组中感应的DC电压中的AC分量整流成DC分量。
电源装置可进一步包括电感器，该电感器去除混在通过整流单元提供至电池的电流中的高频噪声分量。
AC/DC转换单元可被配置为全桥电路，该电路包括：第一开关元件，具有连接至AC电压源的一个端子；串联连接至第一开关元件的第一二极管，并联连接至第一开关元件的第二二极管，以及第二开关元件，串联连接至第二二极管。第一开关元件和第二开关元件可以是MOSFET。
整流单元可被配置为半桥电路，该电路包括：第一输出二极管，串联连接至变压器的次级绕组的一个端子；以及第二输出二极管，并联连接至由第二绕组和第一输出二极管组成的单元电路。
主电路部分可被配置为将能量提供至半负载以下的负载。
从电路部分可被配置为如果电池的电压为参考电压以下时提供用于给电池充电的电力。
附图说明
图1是据本发明的示例性实施方式的电源装置的电路图；
图2是根据示例性实施方式的图1的电源装置的主电路部分中的初始电池充电器的电路图；
图3是根据另一个示例性实施方式的图1的电源装置的主电路部分中的初始电池充电器的电路图；
图4A至4C是分别示出根据本发明的示例性实施方式的电池装置的相应的模式中的操作的电路图。
具体实施方式
在本说明书和权利要求中使用的术语和措辞不应解释为通常或者词典的含义，而是基于发明人为了以最佳方式描述他们自己的发明而可以适当定义术语的概念的原则被解释为符合本发明的技术构思的含义和概念。
贯穿本说明书，除非另有明确说明，否则，“包括”任何组件将理解为旨在包括其他元件而不是排除任何其他元件。在本说明书中使用的术语“部分”、“模块”、“设备”等意指处理至少一个功能或操作的单元，并且可通过硬件或软件或者硬件和软件的组合来实施。
在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。
图1是据本发明的示例性实施方式的电源装置的电路图。
参照图1，根据示例性实施方式的电源装置包括主电路部分110和从电路部分120。
主电路部分110初始给电池充电，将能量提供至作为轻负载的负载，并且给放电的电池充电。在主电路部分100中，设置可再充电电池112。此外，主电路部分110包括降压转换器单元113，用于在正常操作状态中将能量提供至半负载以下的负载并且在电池112放电时对电池112充电。此处，降压转换器单元113可以是双向同步降压转换器(BSBC)。
从电路部分120与主电路部分110具有共同的输出端子并且通过在其之间分配负载与主电路部分一起将能量提供至作为重负载的负载。从电路部分120是利用相移全桥(PSFB)配置的并且VA_BUS设置在变压器T的次级侧处，作为专用于监测关于主电部分110的电池信息的总线
主电路部分110可进一步包括用于初始给电池112充电的初始电池充电器111。
如图2所示的，根据示例性实施方式的初始电池充电器111可包括：变压器T1，接收来自AC电压源VAC的AC电压以根据初级绕组和次级绕组之间的匝数比生成具有与输入电压不同的幅度的输出电压；开关元件Q，间断变压器T1的初级绕组Np中流动的电流；二极管Do，将变压器T1的次级绕组Ns中感应的AC电压整流为DC电压。开关元件Q可以是MOSFET。如将会理解的，开关元件Q不限于MOSFET，而是可以是典型的双极型晶体管。
根据本发明的另一个示例性实施方式，初始电池充电器111可被配置为如图3所示的。也就是说，根据另一个示例性实施方式的初始电池充电器111可包括：AC/DC转换单元111a，接收来自AC电压源VAC的AC电压以将其转换成DC电压；变压器T2，根据初级绕组和次级绕组之间的匝数比将由AC/DC转换单元111a转换的DC电压转换成具有不同的幅度的DC电压；以及整流单元111b，将混合在变压器T2的次级绕组Ns中感应的DC电压中的AC分量整流成DC分量。优选地，初始电池充电器111可进一步包括电感器Lo，该电感器去除混合在由整流单元111b提供至电池112的电流中的高频噪声分量。
此外，AC/DC转换单元111a可被配置为全桥电路，该电路包括：第一开关元件Q1，具有连接至AC电压源的一个端子；第一二极管D1，串联连接至第一开关元件Q1；第二二极管D2，并联连接至第一开关元件Q1；以及第二开关元件Q2，串联连接至第二二极管D2。第一开关元件Q1和第二开关元件Q2可以是MOSFET。同样，如将理解的，第一开关元件Q1和第二开关元件Q2可以是双极型晶体管。
此外，整流单元111b可被配置为半桥电路，该电路包括：第一输出二极管Do1，串联连接至变压器T2的次级绕组Ns的一个端子；以及第二输出二极管Do2，并联连接至由第二绕组Ns和第一输出二极管Do1组成的单元电路。
此外，主电路部分110被配置为将能量提供至半负载以下的负载。
此外，从电路部分120被配置为如果电池112的电压电平为参考电压以下时提供用于对电池112充电的电力。
在下文中，将描述根据示例性实施方式配置的电源装置的操作。
图4A至图4C是示出根据本发明的电源装置的模式下的操作的电路图。
首先，电池112由初始电池充电器111充电，如图4A中所示的，然后仅利用电池112中的能量将电力通过降压转换单元113提供至负载，该负载是半负载以下的负载，如图4B中所示，从而提高效率。此外，如果电池112的电压电平为参考电压以下，通过降压转换器单元113自从电路部分120对电池112充电，如图4C中所示。对电池112充电使用的从电路部分120也用于初始对电池充电。
如以上所述的，根据本发明的电源装置包括电源电路的主电路部分中的可再充电电池，使得利用电池将能量提供至负载，该负载为半负载以下的低负载，从而提高能量效率。
尽管出于说明性的目的，已经公开了本发明的示例性实施方式，但是本发明并不限于此，本领域的技术人员将认识到，在不偏离所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的前提下，各种修改、添加和替换是可行的。因此，本发明将要保护的真实范围应当仅由所附权利要求来限定，并且对于本领域技术人员显而易见的是与本发明等同的技术构思均在本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种电源装置，包括：
主电路部分，初始对电池充电，将能量提供至作为轻负载的负载，并且在所述电池被放电时对所述电池充电；以及
从电路部分，与所述主电路部分具有共同的输出端子并且通过在所述主电路部分和所述从电路部分之间分配作为重负载的负载与所述主电路部分一起将能量提供至所述负载，
其中，所述主电路部分包括位于所述主电路部分中的可再充电电池。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其中，所述主电路部分进一步包括用于初始充电所述电池的初始电池充电器。
3.根据权利要求2所述的电源装置，其中，所述初始电池充电器包括：
变压器，接收交流电压并且根据初级绕组和次级绕组之间的匝数比生成具有与输入电压的幅度不同的幅度的输出电压；
开关元件，间断流动在所述变压器的所述初级绕组中的电流；以及
二极管，将所述变压器的所述次级绕组中感应的交流电压整流为直流电压。
4.根据权利要求3所述的电源装置，其中，所述开关元件是MOSFET。
5.根据权利要求2所述的电源装置，其中，所述初始电池充电器包括：
AC/DC转换单元，从交流电压源接收交流电压以将所述交流电压转换为直流电压；
变压器，根据初级绕组和次级绕组之间的匝数比将由所述AC/DC转换单元所转换的所述直流电压转换成具有不同的幅度的直流电压；以及
整流单元，将混合在所述变压器的所述次级绕组中感应的所述直流电压中的交流分量整流为直流分量。
6.根据权利要求5所述的电源装置，进一步包括：电感器，去除混合在通过所述整流单元提供至所述电池的电流中的高频噪声分量。
7.根据权利要求5所述的电源装置，其中，所述AC/DC转换单元被配置为全桥电路，所述全桥电路包括：
第一开关元件，具有连接至所述交流电压源的一个端子；
第一二极管，串联连接至所述第一开关元件；
第二二极管，并联连接至所述第一开关元件；
第二开关元件，串联连接至所述第二二极管。
8.根据权利要求7所述的电源装置，其中，所述第一开关元件和所述第二开关元件是MOSFET。
9.根据权利要求5所述的电源装置，其中，所述整流单元被配置为半桥电路，所述半桥电路包括：
第一输出二极管，串联连接至所述变压器的所述次级绕组的一个端子；以及
第二输出二极管，并联连接至由所述次级绕组和所述第一输出二极管组成的单元电路。
10.根据权利要求1所述的电源装置，其中，所述主电路部分被配置为将能量提供至半负载以下的所述负载。
11.根据权利要求1所述的电源装置，其中，如果所述电池的电压为参考电压以下时，则所述从电路部分被配置为提供用于对所述电池充电的电力。
12.根据权利要求1所述的电源装置，其中，所述从电路部分包括专用于监测关于所述主电路部分的电池信息的总线。
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