CN105553051A - 一种多口输出直流电源的端口管理方法 - Google Patents

一种多口输出直流电源的端口管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种多口输出直流电源的端口管理方法，包括：优先级和限流设定，输出端口信息收集，优先级调整。本发明可以根据负载的接入情况与供电实际需求，动态的调整各输出端口的优先级以及分配给各输出端口的电流限值，在保证主电源不超载的前提下，充分利用主电源的供电能力。

Description

一种多口输出直流电源的端口管理方法
技术领域
本发明涉及多口输出电源领域，特别涉及一种多口输出直流电源的端口管理方法。
背景技术
随着各种移动通讯终端，电动工具等被广泛应用，移动用电需求越来越大，这些用电器的共同特点是：可充电电池供电，充电电压5V,使得共用充电设备成为可能，而且同一时间段有多个电池需要充电的情况经常发生，用一个主电源通过多个输出端口为多个小负载充电是一种结构紧凑，成本低廉的高效方案，但由于充电负载大小及充电曲线各异，各个端口接入的负载具有随机性，而且，负载的实际需求是随充电时间下降的，如果不加管理，各输出端口电流之和可能超出电源供电能力，引发意外或电路保护，常见的解决方法是，为每个输出端口分别设定限额，或使用独立绕组，如：CN102832829A，使用时需要对号入座；或者所有输出端口平均分配，这样又限值了大功率负载的使用，同时负载的实际需求是随充电时间下降又造成供电能力的闲置，CN201210457211.9《多输出切换式电源供应器及多输出电源供应方法》。通过检测“功率级电路”的输出电压，作为调整的依据，通过动态调整各输出口的电流，提高了电源的利用效率，该技术方案通过设定“主要输出电流”端口予以保障，而其他端口则沦为“从属输出电流”无序争抢剩余资源，可能导致一些连接大负载的端口因供电不足空有电流消耗，没有充电效果。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种多口输出直流电源的端口管理方法，包括：优先级和限流设定，对各个输出端口设定优先级，根据优先级分配输出端口的输出电流限值，所有输出端口的输出电流限值之和不超过主电源的供电能力;
输出端口信息收集，收集各个输出端口的负载占用情况，输出电流值；
优先级及电流限值调整，根据收集到的输出端口信息动态调整各输出端口的优先级，以及各输出端口的输出电流限值。
进一步的，还包括设定安全模式，使得输出端口短路时也不会对多口输出直流电源造成损伤；在进行输出端口信息收集时，在安全模式下对所有输出端口的输出电流值进行探测，并根据探测到的输出电流值确定是否有负载接入并判断负载的大小。
进一步的，还包括设定保护阀值，在进行输出端口信息收集时，根据安全模式下测得的输出端口的电流值与保护阀值进行比较，若测得输出端口的电流值小于保护阀值，则判定为安全负载，输出端口状态判定为占用并设定优先级，否则判定为危险负载，将对应的输出端口与主电源隔离，并发出警报。
进一步的，还包括设定让步阀值，所述让步阀值小于保护阀值；在进行输出端口信息收集时，安全模式下测得的输出端口的电流值小于让步阀值时，判定为安全负载，输出端口状态判定为占用并设定优先级；若输出端口的电流值大于让步阀值并小于保护阀值时，判定为超标负载，输出端口状态判定为占用，且该输出端口的优先级比其它被安全负载占用的输出端口都低。
在上述技术方案基础上进一步优选的，输出端口的优先级按被占用的先后顺序设定或预先固定；设定输出端口的输出电流限值时优先满足优先级高的输出端口。
优选的，输出端口的优先级按被占用的先后顺序设定;当多个输出端口同时被负载占用时，各个输出端口的优先级随机设定,或根据负载的大小设定,或者按指定顺序设定。
优选的，设定当有输出端口的实际输出电流值低于该输出端口的输出电流限值时，降低该输出端口的输出电流限值，同时将优先级仅低于该输出端口的另一输出端口的输出电流限值相应提高。
在上述技术方案基础上进一步优选的，输出端口的优先级按被占用的先后顺序设定时，当检测到被占用的输出端口的输出电流值为零时，则判断该输出端口不再被占用,根据当前被占用的输出端口的负载接入顺序重新排定所有输出端口的优先级。
进一步的，输出端口的优先级按被占用的先后顺序由高到低设定；首个被占用的输出端口的优先级为最高,输出电流限值预设为主电源的额定输出电流,之后检测该输出端口的实际输出电流值，接着将该输出端口输出电流限值调整为与实际输出电流值一致，同时通过将主电源的额定输出电流减去被占用的输出端口的输出电流值之和，得到主电源的剩余供电能力，之后每当有一个输出端口被占用时,该输出端口的输出电流限值均按主电源的剩余供电能力设定,并在根据实际输出电流调整输出电流限值后,重新计算主电源的剩余供电能力；当主电源剩余供电能力为零时，后续被占用的输出端口的输出电流限值均设为零。
本发明可以根据负载的接入情况与供电实际需求，通过动态的调整各输出端口的优先级进而调整分配给各输出端口的电流限值，在保证主电源不超载的前提下，充分利用主电源的供电能力。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的介绍。
以一种包括第一至第四共计四个输出端口，主电源额定输出电流为3A的直流电源为例，该电源中还包括对各输出端口进行输出电流监测，以及根据预先设定的管理方法对各端口优先级和输出电流限值进行管控的电流管理模块，为使得实际需求电流值高于主电源额定输出电流的负载也可获得电能供应，将保护阀值设为6A，让步阀值设为3.5A；
设定在负载接入输出端口时，以安全模式对负载先进行探测，（这里的安全模式是通过直流电源中内置的PWM电路或其它输出控制电路来控制输出端口的输出电压为一个较低的固定值，使得输出端口短路时也不会对直流电源造成损坏），从而检测各个输出端口的输出电流值，以判断是否有负载接入；当安全模式下测得的输出端口的电流值大于保护阀值，则判定接入的负载为危险负载，将对应的输出端口与主电源隔离，并发出警报；安全模式下测得的输出端口的电流值小于让步阀值时，判定为安全负载，输出端口状态判定为占用并设定优先级；若输出端口的电流值大于让步阀值并小于保护阀值时，判定为超标负载，输出端口状态判定为占用，该输出端口的优先级比其它被安全负载占用的输出端口都低；
输出端口的优先级按被占用的先后顺序由高到低设定；首个被占用的输出端口的优先级为最高,输出电流限值预设为主电源的额定输出电流,之后检测该输出端口的实际输出电流值，接着将该输出端口输出电流限值调整为与实际输出电流值一致，同时通过将主电源的额定输出电流减去被占用的输出端口的输出电流值之和，得到主电源的剩余供电能力，之后每当有一个输出端口被占用时,该输出端口的输出电流限值均按主电源的剩余供电能力设定,并在根据实际输出电流调整输出电流限值后,重新计算主电源的剩余供电能力；当主电源剩余供电能力为零时，后续被占用的输出端口的输出电流限值均设为零；
设定当多个输出端口同时被负载占用时，例如主电源掉电后重新上电时，各个输出端口的优先级据负载的大小设定，负载越大，优先级越高；设定当有输出端口的实际输出电流值低于该输出端口的输出电流限值时，降低该输出端口的输出电流限值，同时将优先级仅低于该输出端口的另一输出端口的输出电流限值相应提高，将高优先级输出端口富余的剩余供电能力转移给低优先级的输出端口；
设定当检测到被占用的输出端口的输出电流值为零时，则判断该输出端口不再被占用,根据当前被占用的输出端口的负载接入顺序重新排定所有输出端口的优先级，并根据重新排定的优先级对各端口的输出电流限值进行调整。
该多口输出直流电源的输出端口的优先级最高设为1，并根据输出端口被占用的先后由高到低设为2、3、4，接入的负载均为进行需进行充电的负载；
当首个负载接入第一输出端口时，该负载实际需求电流值为1A，经过安全模式下的检测评估为安全负载，则判定被接入的输出端口，即第一输出端口的状态为占用，被占用的输出端口优先级设为1，输出电流限值逐渐提升为3A，之后实测端口输出电流为1A，输出电流限值相应的降为1A,此时主电源的剩余供电能力为3A-1A=2A；
第二个负载接入第二输出端口时，该负载实际需求电流值为1.5A，经过安全模式下的检测评估为安全负载，则判定被接入的输出端口状态为占用，优先级设为2，输出电流限值逐渐提升为2A后,实测端口输出电流为1.5A，将该端口的输出电流限值相应的降为1.5A,此时主电源的剩余供电能力为2A-1.5A=0.5A；
第三个负载接入第三输出端口时，该负载实际需求电流值为5A评估为超标负载，则判定被接入的输出端口状态为占用，被占用的输出端口优先级设为3，因此，将该端口的输出电流限值相应的设为0.5A。
随着充电的进行，第一，第二个输出端口实测端口输出电流逐渐下降为0.5A及1A,在对这两个输出端口输出电流限值相应降低的同时，提高第三输出端口的输出电流限值为1.5A；
再在第四输出端口接入一个实际需求电流值为2.4A的负载，经过安全模式下的检测评估为安全负载，则判定被接入的输出端口状态为占用，由于设定了超标负载占用的输出端口的优先级比其它被安全负载占用的输出端口都低，因此此时第四输出端口的优先级设为3，第三输出端口的优先级调整为4，此时第三输出端口的输出电流限值降为零，第四输出端口的输出电流限值设为1.5A；
随着充电的进行，第一，第二，第四输出端口实测端口输出电流逐渐变为0A,0.5A及1.5A,第一输出端口由于完成充电，不再出于被占用状态，重新排定被占用的输出端口的优先级，并分配输出电流限值，第二、第三、第四输出端口的优先级分别设为1、3、2，输出电流限值分别为0.5A、1、1.5A；
又在第一输出端口接入一个实际需求电流值为2A的新负载，经过安全模式下的检测评估为安全负载，则判定被接入的输出端口状态为占用，优先级设为3，第三输出端口被超标负载占用，优先级调整为4，此时第一输出端口的输出电流限值为1A，第三端口的输出电流限值为零。
如此时停电后再来电，各输出端口同时被占用，则安全负载按先大后小排序，同时保证超标负载占用的输出端口的优先级最低。
随着充电的继续进行，第一，第二，第四端口接入的负载分别完成充电，不再占用输出端口，此时第三端口的优先级设为1，输出电流限值为3A，如之后没有接入新负载，则第三端口向负载供电直至被充满。
以上实施例中，多口输出直流电源的输出端口的优先级最高设为1，并根据输出端口被占用的先后由高到低设为2、3、4，同理，可以但不仅限于：将多口输出直流电源的空置端口，及接入超标负载的输出端口的优先级设为最低0，并根据被占用的先后顺序倒排：最后接入的输出端口设为1、倒数第二设为2、倒数第三设为3……，优先级顺序与数值排序相同。
采用本发明管理的多口输出直流电源具有弹性，即输出端口具有巨大的扩展空间，理论上可以有任意多的端口，不会因为端口增多使电流过于分散；具有柔性：与端口同样数量的大小不一的负载，可以随机，随时接入，可以自适应的对供电能力进行分配；变得韧性，任何端口的过载甚至短路都不会对其他端口的工作照成影响，可以为超标负载充电。总之，可以使得多口输出直流电源在最大限度提高电源的能力利用率的前提下，让多路充电任务做到既有序又有效。
以上为本发明的具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种多口输出直流电源的端口管理方法，包括：
优先级和限流设定，对各个输出端口设定优先级，根据优先级分配输出端口的输出电流限值，所有输出端口的输出电流限值之和不超过主电源的供电能力;
输出端口信息收集，收集各个输出端口的负载占用情况，输出电流值；
优先级及电流限值调整，根据收集到的输出端口信息动态调整各输出端口的优先级，以及各输出端口的输出电流限值。
2.依据权利要求1所述一种多口输出直流电源的端口管理方法，其特征在于：还包括设定安全模式，使得输出端口短路时也不会对多口输出直流电源造成损伤；在进行输出端口信息收集时，在安全模式下对所有输出端口的输出电流值进行探测，并根据探测到的输出电流值确定是否有负载接入并判断负载的大小。
3.依据权利要求2所述一种多口输出直流电源的端口管理方法，其特征在于：还包括设定保护阀值，在进行输出端口信息收集时，根据安全模式下测得的输出端口的电流值与保护阀值进行比较，若测得输出端口的电流值小于保护阀值，则判定为安全负载，输出端口状态判定为占用并设定优先级，否则判定为危险负载，将对应的输出端口与主电源隔离。
4.依据权利要求3所述一种多口输出直流电源的端口管理方法，其特征在于：还包括设定让步阀值，所述让步阀值小于保护阀值；在进行输出端口信息收集时，安全模式下测得的输出端口的电流值小于让步阀值时，判定为安全负载，输出端口状态判定为占用并设定优先级；若输出端口的电流值大于让步阀值并小于保护阀值时，判定为超标负载，输出端口状态判定为占用，且该输出端口的优先级比其它被安全负载占用的输出端口都低。
5.依据权利要求1、2、3、4任一所述一种多口输出直流电源的端口管理方法，其特征在于：输出端口的优先级按被占用的先后顺序设定或预先固定；设定输出端口的输出电流限值时优先满足优先级高的输出端口。
6.依据权利要求5所述一种多口输出直流电源的端口管理方法，其特征在于：输出端口的优先级按被占用的先后顺序设定;当多个输出端口同时被负载占用时，各个输出端口的优先级随机设定,或根据负载的大小设定，或者按指定顺序设定。
7.依据权利要求5所述一种多口输出直流电源的端口管理方法，其特征在于：当有输出端口的实际输出电流值低于该输出端口的输出电流限值时，降低该输出端口的输出电流限值，同时将优先级仅低于该输出端口的另一输出端口的输出电流限值相应提高。
8.依据权利要求6或7所述一种多口输出直流电源的端口管理方法，其特征在于：输出端口的优先级按被占用的先后顺序设定时，当检测到被占用的输出端口的输出电流值为零时，则判断该输出端口不再被占用,根据当前被占用的输出端口的负载接入顺序重新排定所有输出端口的优先级。
9.依据权利要求8所述一种多口输出直流电源的端口管理方法，其特征在于：输出端口的优先级按被占用的先后顺序由高到低设定；首个被占用的输出端口的优先级为最高,输出电流限值预设为主电源的额定输出电流,之后检测该输出端口的实际输出电流值，接着将该输出端口输出电流限值调整为与实际输出电流值一致，同时通过将主电源的额定输出电流减去被占用的输出端口的输出电流值之和，得到主电源的剩余供电能力，之后每当有一个输出端口被占用时,该输出端口的输出电流限值均按主电源的剩余供电能力设定,并在根据实际输出电流调整输出电流限值后,重新计算主电源的剩余供电能力；当主电源剩余供电能力为零时，后续被占用的输出端口的输出电流限值均设为零。
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Address after: Hui Tai Industrial Park in Guangdong province Huizhou city 516000 District No. 63 (Hengxin company plant) a building

Applicant after: Huizhou Qirui Electric Co., Ltd.

Address before: No. 63 building B Hui Taiwan Industrial Zone 516000 in Guangdong province Huizhou City Zhongkai high tech Zone

Applicant before: Chen Tao

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